تفاوت بین فرکانس بالا-و عملیات حرارتی لیزر

تفاوت اصلی بین این دو فناوری در اصول گرمایش و روش‌های انتقال انرژی نهفته است. خاموش کردن فرکانس بالا از یک سیم پیچ القایی برای تولید میدان های مغناطیسی متناوب با فرکانس بالا (10-500 کیلوهرتز) استفاده می کند. هنگامی که قطعه کار در مزرعه قرار می گیرد، جریان های گردابی در داخل فلز القا می شود و حرارت توسط اثر ژول جریان های گردابی ایجاد می شود. انرژی از طریق القای الکترومغناطیسی منتقل می شود و در نتیجه سطح و زیر سطح قطعه کار گرم می شود. با این حال، عملیات حرارتی لیزری از یک پرتو لیزر پرقدرت (مثلاً لیزر فیبر، لیزر CO2) استفاده می‌کند که در یک نقطه کوچک برای تابش سطح قطعه کار متمرکز شده است. انرژی از طریق تبدیل فتوترمال منتقل می شود و انرژی لیزر توسط سطح فلز جذب می شود تا به سرعت دما را افزایش دهد. برخلاف خاموش کردن فرکانس بالا، گرمایش لیزر غیر تماسی است و انرژی ورودی متمرکزتری را به دست می‌آورد{15}}نرخ گرمایش می‌تواند به 10⁴-105 درجه در ثانیه برسد، که بسیار بالاتر از فرکانس 102-10³ درجه بر ثانیه فرکانس بالا{20}است.

انعطاف پذیری فرآیند و سازگاری با هندسه اجزاء از ویژگی های متمایز کننده قابل توجه است. خاموش کردن فرکانس بالا به سیم‌پیچ‌های القایی سفارشی مطابق با شکل و اندازه قطعه کار نیاز دارد-به‌عنوان مثال، سیم‌پیچ‌های حلقوی برای شفت‌ها و سیم‌پیچ‌های خاص-شکل برای چرخ دنده‌ها. این منجر به هزینه‌های بالای ابزارآلات و زمان‌های طولانی می‌شود که آن را برای قطعات کوچک- دسته‌ای یا سفارشی نامناسب می‌سازد. همچنین به دلیل توزیع ناهموار میدان مغناطیسی با هندسه های پیچیده (مانند شیارهای داخلی، سطوح نامنظم) دست و پنجه نرم می کند. در مقابل، عملیات حرارتی لیزری از سیستم‌های حرکت قابل برنامه‌ریزی (ربات‌های 5 محوره، اسکنرهای گالوانومتر) برای کنترل مسیر پرتو لیزر استفاده می‌کند. این می تواند به راحتی هندسه های پیچیده مانند دندانه های چرخ دنده، لوب میل بادامک و تیغه های توربین را بدون ابزار تخصصی کنترل کند. پارامترهایی مانند قدرت لیزر، سرعت اسکن و اندازه نقطه را می توان در زمان واقعی برای تنظیم لایه سخت شده تنظیم کرد و انعطاف پذیری فوق العاده ای را برای نیازهای اجزای مختلف ارائه می دهد.

این دو فناوری به طور قابل توجهی از نظر تأثیر بر ریزساختار و عملکرد قطعه کار متفاوت هستند. کوئنچ با فرکانس بالا دارای نرخ گرمایش نسبتاً کم و ناحیه تحت تأثیر حرارت گسترده- (HAZ، معمولاً 2-5 میلی متر) است که منجر به تشکیل مارتنزیت درشت در لایه سخت شده می شود. سختی سطح به طور کلی 55-62 HRC است، و اعوجاج حرارتی به دلیل گرمایش ناهموار آشکارتر است. سرعت گرمایش و سرمایش فوق‌العاده-عملیات حرارتی لیزری (خاموش شدن خود از طریق هدایت حرارتی زیرلایه) ساختار مارتنزیت سوزنی‌دانه‌ای ریز- با سختی بالاتر (60-65 HRC) و مقاومت به سایش بهتر ایجاد می‌کند. HAZ آن باریک است (0.5-2 میلی متر)، اعوجاج حرارتی را به حداقل می رساند (کنترل شده در ± 0.02٪)، که برای اجزای دقیق بسیار مهم است. علاوه بر این، عملیات حرارتی لیزری می‌تواند تنش پسماند فشاری بالاتری را بر روی سطح ایجاد کند و عملکرد خستگی را در مقایسه با خاموش کردن فرکانس{19}بالا بهبود بخشد.

تفاوت در ویژگی های فناوری سناریوهای کاربردی متمایز و اثربخشی هزینه{0}}آنها را تعیین می کند. کوئنچ با فرکانس بالا برای اجزای هندسه ساده{{4} تولید انبوه-مثل شفت، چرخ دنده و میله های اتصال در صنایع خودروسازی و ماشین آلات مناسب است. هزینه تجهیزات کمتر و راندمان پردازش بالاتر (مناسب برای تولید دسته‌ای بزرگ) اما هزینه ابزارآلات برای قطعات سفارشی بالاتر است. عملیات حرارتی لیزری در-قطعات با دقت بالا،-شکل پیچیده و تولید دسته‌ای کوچک، مانند پره‌های توربین هوافضا، قالب‌های دقیق، و دستگاه‌های پزشکی برتری دارد. در حالی که هزینه تجهیزات اولیه آن بالاتر است، هزینه‌های{12}ابزارسازی و پردازش پس از آن را کاهش می‌دهد (به دلیل حداقل اعوجاج). به طور خلاصه، خاموش کردن با فرکانس بالا برای قطعات استاندارد تولید انبوه مقرون به صرفه است، در حالی که عملیات حرارتی لیزری برای اجزای پیچیده و با دقت بالا که به عملکرد سطح برتر نیاز دارند، ترجیح داده می‌شود.