Prinsippet, egenskapene og anvendelsen av laserslukketeknologi

Laserherding er en banebrytende prosess som bruker høyenergilaserstråler til å varme opp materialoverflater utover faseovergangspunktene. Når materialet naturlig avkjøles, omdannes austenitt til martensitt, noe som skaper et herdet lag med eksepsjonell hardhet og slitestyrke på produktets overflate. Denne teknikken modifiserer mikrostrukturen og egenskapene til arbeidsstykkets overflater betydelig uten å gå på kompromiss med basismaterialets generelle ytelse, og oppnår lokalisert styrkeforbedring gjennom kontrollert termisk prosessering.

Egenskapene til laseroverflateslukking inkluderer:

Høy effekttetthet: laseroverflateslukking bruker fokusert laserstråle som varmekilde for raskt å varme opp overflaten på arbeidsstykket og danne austenitt.

Rask oppvarming og avkjøling: Prosessen oppnår rask oppvarming i løpet av sekunder (vanligvis 0,01–0,001 sekunder), noe som effektivt minimerer deformasjon av arbeidsstykket. Denne rene og effektive bråkjølingsmetoden eliminerer behovet for vann eller olje som kjølemidler. Sammenlignet med induksjonsherding, flammeherding og karbureringsprosesser, gir laserbråkjøling et jevnt herdet lag med overlegen hardhet (vanligvis 1–3 HRC høyere enn induksjonsbråkjøling).

Minimal deformasjon av deler: Den raske oppvarmings- og kjøleprosessen minimerer deformasjon av arbeidsstykket, noe som gir presis kontroll over oppvarmingsdybde og -bane. Dette muliggjør automatisering uten behov for tilpassede induksjonsspoler for forskjellige delstørrelser, slik det er nødvendig med induksjonsherding. Det eliminerer også begrensninger i ovnstørrelse knyttet til kjemisk varmebehandling som karburering og bråkjøling for store komponenter. Følgelig erstatter laserherding i økende grad tradisjonelle metoder som induksjonsherding og kjemisk varmebehandling på tvers av ulike industrielle applikasjoner. Det er verdt å merke seg at laserherding forårsaker ubetydelig materialdeformasjon før og etter behandling. For metalldeler med høy temperatur der bråkjølingstemperaturene samsvarer tett med smeltepunkter, skader induksjonsbasert overflateherding ofte hjørner eller uregelmessige områder, noe som fører til skrap. Laseroverflateherding unngår denne begrensningen fullstendig.

Derfor er den spesielt egnet for overflatebehandling av deler med høye presisjonskrav. Det behandlede arbeidsstykket trenger ikke slipes og kan brukes som den siste etterbehandlingsprosessen.

Egnet for komplekse former: Kan brukes til komponenter med komplekse former som blindhull, innvendige hull, små spor, tynnveggede deler osv. Stor allsidighet: På grunn av den store laserfokuseringsdybden er det ingen strenge begrensninger på størrelse, dimensjoner eller overflate på deler under bråkjøling. I motsetning til dette krever eksisterende mellomhøyfrekvent bråkjøling spesiallagde induksjonssensorer for ulike deler;

Dybden på laserherdede lag varierer vanligvis innenfor området 0,3–2,0 mm, avhengig av faktorer som materialsammensetning, spesifikasjoner, overflateegenskaper og viktige prosesseringsparametere. Når man utfører bråkjølingsbehandlinger på akselhalser på store girkasser eller motorakselkomponenter, forblir overflateruheten i hovedsak uendret. Dette eliminerer behovet for etterbehandling for å oppfylle spesifikke driftskrav.

Laserslukking benytter to skannemetoder: smalbåndsskanning med sirkulære eller rektangulære flekker, og bredbåndsskanning med lineære flekker. Bredden på den herdede sonen i smalbåndsskanning samsvarer nøye med flekkdiameteren, vanligvis innenfor 5 mm. For herdingsapplikasjoner med store områder kreves sekvensielle skanninger der overlappende soner skaper tempererte mykningsbånd. Bredden på disse båndene avhenger av flekkegenskapene, der ensartede rektangulære flekker vanligvis produserer mindre bånd. For å redusere de negative effektene av mykningsbånd, benyttes bredbåndsskanningsteknologi. Denne metoden transformerer fokuserte sirkulære flekker til lineære, noe som utvider skannebredden betydelig.

Forskning, utvikling og anvendelse av laserherdingsteknologi er for tiden i en stigende fase, selv om det fortsatt er utfordringer med behandling av komplekse arbeidsstykker. Som en banebrytende varmebehandlingsinnovasjon muliggjør laserherding oppnåelse av tekniske mål som tradisjonelle overflateherdingsmetoder sliter med å oppnå. Det er verdt å merke seg at denne prosessen eliminerer behovet for kjølemedier under produksjonen, noe som er i samsvar med den globale industriens forpliktelse til standarder for "lavoksidasjon og miljøvennlig produksjon". Den viser seg å være spesielt effektiv for overflatevarmebehandling av ulike mekaniske komponenter, inkludert skjæreverktøykanter, ventiltetningsflater, små gir, miniatyrformer, bildeler, girringer, maskinverktøyføringer, motoraksler og reduksjonsaksler.