Lazer teknolojisi uzun bir süredir kaynak, kesme ve markalamada yaygın kullanımıyla biliniyor ve lazerle temizlemenin kademeli olarak yaygınlaşmasıyla birlikte yalnızca bu iki yılda lazer yüzey işleme kavramı giderek daha da yaygınlaştı. ilgi odağı oldu ve insanların zihninde belirdi. Temassız lazer işleme, yüksek esneklik, yüksek hız, gürültü yok, alt tabakaya zarar vermeden ısıdan etkilenen küçük bölge, sarf malzemesi yok ve çevresel olarak düşük karbon.
Lazer yüzey işleme aslında lazerle temizlemenin yanı sıra lazerle parlatma, lazerle kaplama, lazerle söndürme vb. gibi çok sayıda uygulama kategorisine sahiptir. Bu yöntemler, malzeme yüzeyinin spesifik fizikokimyasal özelliklerini değiştirmek, örneğin yüzeyin hidrofobik bir fonksiyona dönüştürülmesini sağlamak veya yaklaşık 10 mikronluk bir çap, yalnızca birkaç mikronluk küçük çöküntülerin derinliğini üretmek için lazer darbeleri oluşturmak için kullanılır. pürüzlülüğü arttırmanın, yüzey yapışmasını arttırmanın vb. bir yolu olarak.
Lazer temizlemenin yanı sıra aşağıdaki lazer yüzey işleme türlerini biliyor musunuz?
Lazer Sertleştirme
Lazer sertleştirme, yüksek gerilimli ve karmaşık parçaların işlenmesine yönelik çözümlerden biridir ve eksantrik milleri ve bükme takımları gibi daha yüksek aşınan parçaların daha uzun ömür için daha yüksek gerilimlere maruz kalmasına olanak tanır.
Karbon içeren bir iş parçasının yüzeyini erime sıcaklığının biraz altındaki bir sıcaklığa (900 - 1400 derece, ışınlanan gücün yüzde 40'ı emilir) kadar ısıtarak çalışır, böylece metal kafesteki karbon atomları yeniden düzenlenir ( östenitleştirme) ve ardından lazer ışını, yüzeyi besleme yönünde sabit bir şekilde ısıtır ve lazer ışını hareket ettikçe lazer ışınının etrafındaki malzeme o kadar hızlı soğur ki, metal kafes orijinal formuna dönemez, sonuçta martenzit oluşur. Bu, martensite ve sertlikte önemli bir artışa neden olur.
Lazer sertleştirmeyle elde edilen karbon çeliğinin dış katmanlarının sertleşme derinliği tipik olarak 0.1-1.5 mm'dir ve bazı malzemelerde 2,5 mm veya daha fazla olabilir. Geleneksel sertleştirme yöntemlerine göre avantajları şunlardır:
- Hedeflenen ısı girişi lokalize bir alanla sınırlıdır, bu da işleme sırasında neredeyse hiç bileşen çarpıklığına yol açmaz. Yeniden işleme maliyetleri azaltılır, hatta tamamen ortadan kaldırılır;
- Karmaşık geometrilerde ve hassas bileşenlerde bile sertleştirme, geleneksel sertleştirme yöntemleriyle sertleştirilemeyen yerel olarak kısıtlanmış fonksiyonel yüzeylerin hassas şekilde sertleştirilmesine olanak tanır;
- distorsiyon olmadan. Geleneksel sertleştirme işlemleri, daha yüksek enerji girişi ve söndürme nedeniyle distorsiyona neden olur, ancak lazerle sertleştirme sırasında, lazer teknolojisi ve sıcaklık kontrolü sayesinde ısı girişi hassas bir şekilde kontrol edilebilir. Bileşen neredeyse bozulmamış halde kalır;
- Parçanın sertlik geometrisi hızlı bir şekilde ve "anında" değiştirilebilir. Bu, optiklerin/tüm sistemin dönüştürülmesine gerek olmadığı anlamına gelir.
Lazer Saç Kesimi
Lazer brütleme, metalik malzemelerin yüzey modifikasyonu süreçlerinden biridir. Yapılandırma sürecinde lazer, teknik özelliklerdeki değişiklikleri hedeflemek ve yeni işlevler geliştirmek amacıyla katmanlarda veya alt katmanlarda düzenli olarak düzenlenmiş geometriler oluşturur. İşlem genellikle, bir yüzey üzerinde tekrarlanabilir bir şekilde düzenli olarak düzenlenmiş geometriler oluşturmak için lazer radyasyonunun (genellikle kısa lazer ışığı darbeleri) kullanımını içerir. Lazer ışını malzemeyi kontrollü bir şekilde eritir ve uygun proses yönetimi ile tanımlanan yapıya katılaştırılır.
Resim
Örneğin hidrofobik yüzey yapıları suyun yüzeyden akmasına izin verir. Ultra kısa atımlı lazerlerle yüzeylerde mikron altı yapılar oluşturmak bu özelliğin gerçekleştirilmesine olanak tanır ve oluşturulacak yapı, lazer parametreleri değiştirilerek hassas bir şekilde kontrol edilebilir. Ters etki, örneğin hidrofilik yüzeyler de gerçekleştirilebilir.
Otomotiv panellerini boyamak için, boyanın yapışmasını arttırmak amacıyla "mikro çukurların" tabakanın yüzeyine eşit şekilde dağıtılması gerekir. Saniyede binlerce ila onbinlerce darbe içeren darbeli bir lazer ışını odaklanır ve daha sonra ruloların yüzeyine gelerek odaklama noktasında ruloların yüzeyinde küçük bir çözünebilir havuz oluşturur ve aynı zamanda yanlara doğru hareket eder. Küçük çözünebilir havuza üflenerek, çözünebilir havuzdaki erimiş malzemenin belirlenen gereksinimlere göre mümkün olduğu kadar çözünebilir havuzda birikmesi sağlanır. Yay şeklindeki tırnakların oluşumunun kenarı, bu küçük tırnaklar ve mikro çukurlar, yalnızca boyanın yapışmasını arttırmak için malzeme yüzeyinin pürüzlülüğünü arttırmakla kalmaz, aynı zamanda servis ömrünü uzatmak için malzemenin yüzey sertliğini de arttırır.
Bazı metalik malzemelerin sürtünme özellikleri veya elektriksel ve termal iletkenliği gibi belirli özellikler lazer yapılandırmayla üretilir. Ayrıca lazer yapılanma iş parçasının yapışma mukavemetini ve servis ömrünü arttırır.
Geleneksel yöntemlerle karşılaştırıldığında, yüzeylerin lazerle yapılandırılması daha çevre dostudur ve ilave aşındırıcı püskürtme maddeleri veya kimyasallar gerektirmez; tekrarlanabilir ve hassas lazerler, mikrona kadar doğru olan ve kopyalanması çok kolay olan kontrollü yapılar elde eder; az bakım gerektirir, lazerler temassızdır ve bu nedenle hızlı aşınan mekanik aletlerle karşılaştırıldığında kesinlikle aşınmazlar; ve lazerle işlenmiş parça üzerinde hiçbir erime veya başka işleme kalıntısı kalmadığı için sonradan işleme gerek kalmaz.
Lazer Parlama Yüzey İşlemi
Lazer temperleme, lazer renk işaretleme olarak da bilinen lazer renkli yüzey kaplamada yaygın olarak kullanılır. Prosesin prensibi, lazer malzemeyi ısıttığında metalin lokal olarak erime noktasının biraz altına kadar ısıtılması, uygun proses parametrelerinde bu sırada kapının yapısının değişmesidir; İş parçasının yüzeyinde bir oksit tabakası oluşturulacak, bu film tabakası ışık ışınımına, olay ışığına müdahale edecek, böylece bu sırada çeşitli temperleme renkleri, renkli bir işaretleme tabakası tabakasının üretildiği yüzey boyunca, Gözlem açısını değiştirmeye gerek kalmadan işaretleme deseni çeşitli farklı renklere dönüştürülecektir.
Droplet Laser, ultra hızlı lazer renkli yüzey işlemine ilişkin rapor yayınladı
Bu renkler yaklaşık 200 dereceye kadar sıcaklığa dayanıklı kalır. Daha yüksek sıcaklıklarda kapının sıcaklığı sabitlenir. Daha yüksek sıcaklıklarda kapı orijinal durumuna geri döner - işaret kaybolur. Yüzey kalitesi bozulmadan kalacaktır. Sahteciliğe karşı uygulamalarda yüksek derecede güvenlik ve izlenebilirlik. Ultra kısa darbeli lazerlerle yeni siyah markalamanın yanı sıra, ürün markalama ve dolayısıyla UDI direktifine göre benzersiz izlenebilirlik için de idealdir.
Lazer kaplama
metal ve sermet hibrit malzemelere yönelik katmanlı bir üretim prosesidir. Bununla 3 boyutlu geometriler oluşturulabilir veya değiştirilebilir. Bu üretim yöntemini kullanarak lazer aynı zamanda onarım veya kaplama amacıyla da kullanılabilir. Bu nedenle havacılık ve uzay sektöründe türbin kanatlarının onarımı için katmanlı imalat kullanılmaktadır.
Alet ve kalıp yapımında, çatlamış veya aşınmış kenarlar ve şekillendirilmiş fonksiyonel yüzeyler onarılabilir, hatta yerel olarak zırhlanabilir. Aşınmayı ve korozyonu önlemek için yatak yerleri, makaralar veya hidrolik bileşenler enerji teknolojisi veya petrokimya ile kaplanır. Eklemeli imalat otomotiv imalatında da kullanılıyor. Burada çok sayıda bileşen geliştirildi.
Geleneksel lazerli metal eritme işleminde, lazer ışını önce iş parçasını lokal olarak ısıtır ve ardından erimiş bir havuz oluşturur. Daha sonra ince metal tozu, lazer işleme kafasının nozulundan doğrudan erimiş havuza püskürtülür. Yüksek hızlı lazerli metal eritme sırasında, toz parçacıkları zaten alt tabaka yüzeyinin üzerinde neredeyse erime sıcaklığına kadar ısıtılır. Sonuç olarak toz parçacıklarının erimesi için daha az zaman gerekir.
Etkisi: işlem hızında önemli bir artış. Düşük termal etki nedeniyle, yüksek hızlı lazer metal eritme, alüminyum alaşımları ve dökme demir alaşımları gibi ısıya karşı çok hassas olan malzemelerin kaplanmasını da mümkün kılar. HS-LMD işlemi ile rotasyonel simetrik yüzeylerde 1500 cm²/dk'ya varan yüksek yüzey hızlarına ulaşılabilirken, dakikada birkaç yüz metreye varan ilerleme hızları da gerçekleştirilebilir.
Pahalı parçalar veya kalıplar, lazer tozu lazer metal kaplamayla hızlı ve kolay bir şekilde onarılabilir. Büyük veya küçük hasarlar hızlı ve neredeyse iz bırakmadan onarılabilir. Tasarım değişiklikleri de mümkündür. Bu, zamandan, enerjiden ve malzemeden tasarruf sağlar. Özellikle nikel veya titanyum gibi pahalı metaller için oldukça faydalıdır. Tipik uygulama örnekleri türbin kanatları, çeşitli pistonlar, valfler, miller veya kalıplardır.
Lazer Isıl İşlem
Binlerce minyatür lazer (VCSEL) tek bir çip üzerine monte edilmiştir. Her bir emitör bu tür 56 çiple donatılırken, bir modül birkaç emitörden oluşur. Dikdörtgen radyasyon alanı milyonlarca mikro lazer içerebilir ve birkaç kilowatt kızılötesi lazer gücü üretebilir.
VCSEL'ler, geniş, yönlü dikdörtgen ışın kesiti aracılığıyla 100 W/cm² radyasyon yoğunluğuna sahip yakın kızılötesi ışınlar üretir. Prensip olarak bu teknoloji, son derece hassas yüzey ve sıcaklık kontrolü gerektiren tüm endüstriyel prosesler için uygundur.
Lazer ısıl işlem modülleri özellikle hassasiyet ve esnekliğin gerekli olduğu geniş alan ısıtma uygulamaları için uygundur. Geleneksel ısıtma yöntemleriyle karşılaştırıldığında bu yeni ısıtma işlemi daha yüksek düzeyde esneklik, hassasiyet ve maliyet tasarrufu sunuyor.
Teknoloji, pil hücrelerinin keselerini kapatmak, alüminyum folyonun kırışmasını önlemek ve böylece pilin servis ömrünü uzatmak için kullanılabilir. Ayrıca hücre folyolarının kurutulması, güneş panellerinin fotoemprenye edilmesi ve ısıtılacak alanın çelik ve silikon plakalar gibi spesifik malzemelerle hassas şekilde işlenmesi gibi uygulamalarda da kullanılabilir.
Lazer Parlatma
Lazer parlatma teknolojisinin mekanizması, yüzeyin yeniden eritilmesine ve lazerle yeniden eritilen katmanın yeniden katılaşmasına dayanan yüzey daraltma ve yüzeyin aşırı erimesidir. Bir metal yüzey, yeterince yüksek enerjiye sahip bir lazerle ışınlandığında, yüzey belirli bir derecede yeniden erimeye maruz kalır, yeniden dağıtım yapılır ve katılaşmadan önce yüzey çekme gerilimi ve yerçekimi ile pürüzsüz yüzeyler elde edilir.
Erime katmanının tüm kalınlığı, çukurdan tepeye yükseklikten daha azdır, böylece tüm erimiş metalin yakınlardaki çukurları doldurmasına olanak tanır; bu, kılcal etkiyle sağlanan bir dolgudur; daha kalın bir erime katmanı ise sıvı metalin dışarı doğru akmasını sağlar. yeniden dağıtımına izin veren termo-kılcal etki veya Marconi etkisi tarafından yönlendirilen eriyik havuzunun merkezinden.
Hafif, büyük teleskop optikleri için malzeme olan silisyum karbür seramikler (özellikle büyük ve karmaşık şekilli aynalar) gibi uygulama örnekleri. Tipik bir yüksek sertlikte, karmaşık fazlı malzeme olan RB-SiC'nin yüzey hassasiyetiyle parlatılması teknik olarak zordur. düşük verimlilik. Femtosaniye lazerle Si tozuyla önceden kaplanmış RB-SiC yüzeyinin değiştirilmesiyle, yalnızca 4,5 saatlik cilalamanın ardından yüzey pürüzlülüğü Sq 4,45 nm olan bir optik yüzey elde edilebilir; bu, cilalama verimliliğini kıyasla üç kattan fazla artırır. doğrudan taşlama ve parlatma. Lazer cilalama aynı zamanda kalıpların, kamların ve türbin kanatlarının cilalanmasında da yaygın olarak kullanılmaktadır.
Lazer Shot Dövme
Lazer bilyeli çekiçleme olarak da bilinen lazer darbeli dövme, metal parçaların yüzeyine, yüzey metaline (veya soğurma katmanına) yüksek enerji yoğunluğu, yüksek odaklanma, kısa darbeli lazer (λ=1053nm) ışınlamasıdır. Plazma patlamasının anlık oluşumunun etkisi altında lazerin yüksek güç yoğunluğu, metal parçaların iç transferinin sınırlayıcı tabakasının sınırlayıcı tabakası üzerindeki kısıtlamalarda şok dalgasının patlaması, böylece yüzey tabakası Tanelerin yüzey tabakasının daha kalın bir aralıktaki kısımlarında basınç plastik deformasyonu üretmesi Artık basınç gerilimi, tane incelmesi ve diğer yüzey güçlendirme etkileri elde edilir. Geleneksel mekanik kumlamayla karşılaştırıldığında aşağıdaki avantajlara sahiptir:
- Güçlü yönsellik: lazer metal yüzeye kontrollü bir açıyla etki eder, yüksek enerji dönüşüm verimliliği sağlarken, mekanik mermi çarpma açısı rastgeledir;
- Büyük kuvvet: birkaç GPa'ya kadar anlık basınç tarafından oluşturulan lazer püskürtmeli plazma patlaması; güç yoğunluğu: birkaç ila düzinelerce GW/cm2 arasında lazer darbe tepe güç yoğunluğu;
- İyi yüzey bütünlüğü: Yüzeydeki lazer etkisi neredeyse hiç püskürtme etkisi yaratmazken, mekanik bilyeli dövme sırasında yüzey morfolojisi stres konsantrasyonu oluşturacak şekilde hasar görür.
Maksimum basınç gerilimi değerinden sonra lazer etkisi daha iyidir, yüzey artık basınç gerilimi yaklaşık yüzde 40 ila yüzde 50 oranında artar, iş parçasının yorulma ömrü, yüksek sıcaklığa ve bükme kalıplamaya karşı direnç ve diğer ilgili sayısal değer göstergeleri önemli ölçüde iyileştirilmiştir . Şu anda uçak yüzey işleme, uçak motoru yüzey işleme vb. alanlarda uygulanmaktadır. www.DeepL.com/Translator ile çevrilmiştir (ücretsiz sürüm)
