سخت شدن لیزر: یک فناوری عملیات حرارتی با عملکرد بالا-که خواص فلز را تغییر شکل می دهد

مکانیسم «خاموش سریع» با لیزر{0}

 

اصل اصلی سخت شدن سطح لیزری با عملیات حرارتی سنتی سازگار است، که تقویت را از طریق فرآیند "گرمایش-آستنیتیزه کردن-سرد کردن سریع" انجام می دهد. با این حال، ویژگی های لیزر به آن مزیت پردازش سریع را می دهد. این فناوری از لیزر پرانرژی{4} به عنوان منبع گرما استفاده می‌کند و روی ناحیه‌ای از سطح فلز تمرکز می‌کند. در سرعت گرمایش فوق-10¹0 درجه بر ثانیه، ناحیه مورد نظر به سرعت به دمای آستنیته می‌رسد. تئوری و عمل تایید کرده اند که دمای سطح و عمق نفوذ حرارتی با ریشه دوم زمان تابش لیزر متناسب است. اثر پردازش را می توان با تنظیم اندازه نقطه، سرعت اسکن و قدرت لیزر به دقت کنترل کرد. هنگامی که پرتو لیزر دور می‌شود، گرما به سرعت از طریق رسانش گرما به ناحیه سرد داخل قطعه کار پخش می‌شود و بدون رسانه خنک‌کننده اضافی، «خود{11}}خاموش شدن» را متوجه می‌شود و کل فرآیند را کارآمد و قابل کنترل می‌کند.

بهینه سازی پارامتر برای تنظیم عملکرد دقیق

 

دقت سخت شدن سطح لیزر از تنظیم هماهنگ پارامترهای متعدد ناشی می شود، که همچنین برجسته ترین نقطه تمایز آن از فرآیندهای سنتی است. با توجه به اندازه کوچک لکه لیزر یا محدوده نوسان پرتو، اسکن نقطه به نقطه برای تکمیل پردازش کلی مورد نیاز است. برای جلوگیری از گرمای باقیمانده اسکن بعدی که باعث تلطیف و نرم شدن ناحیه سخت شده قبلی نشود، به یک توری برای تندتر کردن توزیع انرژی در لبه پرتو نیاز است. در طول فرآیند اسکن، علاوه بر پارامترهای اصلی قدرت و سرعت، تنظیم دامنه و فرکانس نوسان پرتو می تواند چگالی توان را تغییر داده و در نتیجه عمق و سطح پوشش لایه سخت شده را کنترل کند. این قابلیت تنظیم تصفیه‌شده، خاموش کردن موضعی قطعات کار با ساختارهای پیچیده مانند شیارهای کوچک، سوراخ‌های کور و دیواره‌های نازک را امکان‌پذیر می‌سازد که نیازهای عملکرد سناریوهای مختلف را برآورده می‌کند.

ساختار سه{0}لایه تعادل بین عملکرد و سختی را تضمین می کند

 

مشابه سخت شدن سطح القایی، فولاد معمولی پس از سخت شدن سطح لیزری، یک ریزساختار سه{0}لایه متمایز را تشکیل می‌دهد و به تعادلی بین سختی سطح و چقرمگی هسته دست می‌یابد. بیرونی ترین لایه منطقه سخت شده با سطح کامل است. تحت گرمایش و سرمایش سریع، یک ساختار ریز و یکنواخت مارتنزیت تشکیل می‌شود که کلید بهبود سختی سطح و مقاومت در برابر سایش است. لایه میانی ناحیه سخت شده جزئی است که ساختار آن از مارتنزیت و پرلیت و فریت ناقص تبدیل شده تشکیل شده است که نقش انتقالی را ایفا می کند. داخلی ترین لایه، ناحیه هسته سخت نشده است که ساختار سخت اولیه مواد پایه را حفظ می کند و از شکننده شدن قطعه کار به دلیل سخت شدن کلی جلوگیری می کند. این طراحی ساختار شیب‌دار قطعه کار را قادر می‌سازد که هم در برابر سایش مقاوم باشد و هم در هنگام تحمل نیروهای خارجی به راحتی شکسته نشود و با شرایط کاری پیچیده سازگار شود.

مزایای برجسته: عملیات حرارتی سنتی پیشرو در ابعاد چندگانه

 

در مقایسه با عملیات حرارتی سنتی، سخت شدن سطح لیزری مزایای قابل توجهی در کارایی، حفاظت از محیط زیست و سازگاری دارد. علاوه بر حداقل تغییر شکل حرارتی ناشی از گرمایش و سرمایش فوق سریع{1}، نیازی به محیط گرمایش یا محیط خنک کننده ندارد و هیچ آلاینده ای در طول فرآیند منتشر نمی شود که با مفهوم تولید سبز مطابقت دارد. ویژگی انرژی متمرکز باعث می‌شود که منطقه تحت تأثیر حرارت{3}} آن کوچک باشد و سطح قطعه کار تمیز باشد. پس از پردازش، می توان آن را به طور مستقیم به عنوان یک فرآیند تکمیلی استفاده کرد و لینک سنگ زنی را کاهش داد. در عین حال، این فناوری از پردازش شخصی قطعات با مواد و اشکال مختلف پشتیبانی می کند و می تواند در خطوط تولید خودکار ادغام شود و بازده تولید را بهبود بخشد و در عین حال هزینه ها را کاهش دهد که کاملاً با نیازهای تولید انعطاف پذیر صنعت تولید مدرن سازگار است.

اجزای تجهیزات لیزری

 

دستگاه لیزر فیبر

سر روکش لیزری

تغذیه کننده پودر

سر سخت کننده لیزری

نوآوری فن آوری موجب ارتقاء صنعت می شود

فناوری سختی سطح لیزری که با "سختی بالا، دقت بالا، راندمان بالا و حفاظت از محیط زیست" مشخص شده است، مشکلات عملیات حرارتی سنتی در پردازش پیچیده قطعه کار و تنظیم عملکرد را از طریق روش کنترل پارامتر و اصل منحصر به فرد خود حل می کند. کاربرد گسترده آن در خودروسازی، ماشین‌آلات، هوافضا و سایر زمینه‌ها نه تنها کیفیت محصول را بهبود می‌بخشد، بلکه ارتقای فناوری صنعت تولید فلز را نیز ارتقا می‌دهد. با ادغام عمیق-فناوری لیزر و کنترل خودکار، سخت شدن سطح لیزر در سناریوهای دقیق و پیچیده‌تر در آینده به پیشرفت‌هایی دست خواهد یافت و امکانات نوآورانه‌تری را برای صنعت فرآوری فلز به ارمغان می‌آورد و به طور مداوم موقعیت اصلی آن را در زمینه عملیات حرارتی مدرن مستحکم می‌کند.