Ứng dụng của công nghệ Laser trong xử lý bề mặt là gì?

Xử lý bề mặt bằng laser là việc sử dụng chùm tia laser mật độ năng lượng cao để làm nóng bề mặt vật liệu theo cách không tiếp xúc. Công nghệ biến đổi bề mặt được thực hiện bằng cách làm mát dẫn truyền bề mặt vật liệu. Nó mang lại lợi ích lớn trong việc cải thiện các tính chất cơ lý của bề mặt vật liệu, cũng như cải thiện khả năng chống mài mòn, chống ăn mòn và chống mỏi của các bộ phận. Trong những năm gần đây, các công nghệ xử lý bề mặt bằng laser như làm sạch bằng laser, làm nguội bằng laser, hợp kim hóa bằng laser, tăng cường sốc bằng laser, ủ bằng laser, cũng như lớp phủ bằng laser, in 3D bằng laser, mạ laser và các công nghệ sản xuất bồi đắp bằng laser khác đã mở ra triển vọng ứng dụng rộng rãi .

Làm sạch bằng lazelà một công nghệ làm sạch bề mặt mới đang phát triển nhanh chóng, sử dụng chùm tia laser xung năng lượng cao để chiếu xạ bề mặt phôi để bề mặt của bụi bẩn, hạt hoặc lớp phủ bay hơi ngay lập tức hoặc tước giãn nở, để đạt được quy trình sạch. Làm sạch bằng laser chủ yếu được chia thành loại bỏ rỉ sét, loại bỏ dầu, loại bỏ sơn, sơn phủ và các quy trình khác; Chủ yếu được sử dụng trong làm sạch kim loại, làm sạch di tích văn hóa, làm sạch tòa nhà, v.v. Dựa trên các chức năng toàn diện, xử lý chính xác và linh hoạt, hiệu quả cao và tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường xanh, không làm hỏng bề mặt, thông minh, chất lượng làm sạch tốt, an toàn, nhiều ứng dụng cùng các đặc điểm và ưu điểm khác, nó ngày càng phổ biến trong lĩnh vực công nghiệp khác nhau.

So với các phương pháp làm sạch truyền thống như làm sạch ma sát cơ học, làm sạch ăn mòn hóa học, làm sạch chất lỏng rắn tác động mạnh, làm sạch siêu âm tần số cao, làm sạch bằng laser có những ưu điểm rõ ràng.

Làm nguội bằng lasersử dụng tia laser năng lượng cao làm nguồn nhiệt để làm cho bề mặt kim loại nóng và lạnh nhanh chóng, hoàn thành ngay quá trình làm nguội, thu được độ cứng cao, cấu trúc martensitic siêu mịn, cải thiện độ cứng và khả năng chống mài mòn của bề mặt kim loại và tạo thành dạng nén căng thẳng trên bề mặt để cải thiện khả năng chống mỏi. Ưu điểm cốt lõi của quá trình này bao gồm vùng chịu ảnh hưởng nhiệt nhỏ, biến dạng nhỏ, mức độ tự động hóa cao, tính linh hoạt tốt của quá trình làm nguội chọn lọc, độ cứng cao của hạt tinh chế và bảo vệ môi trường thông minh. Ví dụ, điểm laser có thể được điều chỉnh để làm dịu vị trí có chiều rộng bất kỳ; Thứ hai, đầu laser được liên kết với robot đa trục để dập tắt khu vực được chỉ định của các bộ phận phức tạp. Ví dụ, quá trình dập tắt bằng laser cực kỳ nóng và lạnh, ứng suất và biến dạng khi dập tắt là nhỏ. Sự biến dạng của phôi trước và sau khi dập tắt bằng laser gần như có thể bị bỏ qua, do đó nó đặc biệt thích hợp để xử lý bề mặt các bộ phận đòi hỏi độ chính xác cao.

Hiện nay, quá trình làm cứng bằng laser đã được áp dụng thành công để tăng cường bề mặt các bộ phận bị mòn trong ngành công nghiệp ô tô, công nghiệp khuôn mẫu, công cụ phần cứng và công nghiệp máy móc, đặc biệt là trong việc cải thiện tuổi thọ của bánh răng, bề mặt trục, ray dẫn hướng, hàm, khuôn và các bộ phận bị mòn khác, và hiệu quả rất đáng chú ý. Các tính năng dập tắt bằng laser như sau:

1) Làm nguội bằng laser là làm nóng nhanh, tự làm mát và không cần cách nhiệt lò và làm nguội chất làm mát. Đây là một quy trình xử lý nhiệt bảo vệ môi trường xanh không gây ô nhiễm, có thể dễ dàng thực hiện quá trình làm nguội đồng đều các bề mặt khuôn lớn;

2) Bởi vì tốc độ gia nhiệt bằng laser nhanh, vùng ảnh hưởng nhiệt nhỏ và quá trình làm nguội quét bề mặt là quá trình làm nguội cục bộ tức thời, do đó biến dạng của khuôn được xử lý là rất nhỏ;

3) Do Góc phân kỳ nhỏ của chùm tia laser, nó có khả năng định hướng tốt và có thể thực hiện quá trình làm nguội cục bộ chính xác trên bề mặt khuôn thông qua hệ thống dẫn hướng ánh sáng;

4) Độ sâu lớp cứng của quá trình làm nguội bề mặt bằng laser thường là 0,3 ~ 1,5mm.

Ủ bằng laser đề cập đến quá trình xử lý nhiệt sử dụng tia laser để làm nóng bề mặt vật liệu, cho vật liệu tiếp xúc với nhiệt độ cao trong thời gian dài, sau đó làm nguội từ từ. Mục đích chính của quá trình này là giải phóng ứng suất, tăng độ dẻo và độ dẻo dai của vật liệu và tạo ra cấu trúc vi mô đặc biệt. Nó có thể điều chỉnh cấu trúc ma trận, giảm độ cứng, tinh chỉnh hạt và loại bỏ ứng suất bên trong. Trong những năm gần đây, công nghệ ủ laser cũng đã trở thành một quy trình mới trong ngành xử lý chất bán dẫn, có thể cải thiện đáng kể khả năng tích hợp của các mạch tích hợp.

Công nghệ tăng cường sốc bằng laser là một loại công nghệ cao sử dụng sóng xung kích plasma được tạo ra bởi chùm tia laser mạnh để cải thiện khả năng chống mỏi, chống mài mòn và chống ăn mòn của vật liệu kim loại. Nó có ưu điểm là không có vùng bị ảnh hưởng nhiệt, sử dụng năng lượng cao, tốc độ biến dạng cao, khả năng kiểm soát mạnh mẽ và hiệu quả tăng cường vượt trội. Đồng thời, tăng cường sốc bằng laser có đặc điểm là ứng suất nén dư sâu hơn, cấu trúc vi mô tốt hơn và tính toàn vẹn bề mặt, ổn định nhiệt tốt hơn và tuổi thọ dài hơn. Trong những năm gần đây, công nghệ này đã phát triển nhanh chóng và rất hữu ích trong lĩnh vực hàng không vũ trụ và quốc phòng. Ngoài ra, vai trò của việc sử dụng lớp phủ chủ yếu là để bảo vệ phôi khỏi bị cháy bằng tia laser và tăng cường khả năng hấp thụ năng lượng laser, và vật liệu phủ thường được sử dụng là sơn đen và lá nhôm.

Peening bắn laser (LP), còn được gọi là tăng cường sốc laser (LSP), là một quá trình được áp dụng cho lĩnh vực kỹ thuật bề mặt, nghĩa là sử dụng chùm tia laser công suất cao xung để tạo ra ứng suất dư trong vật liệu nhằm cải thiện tính chất khả năng chống hư hỏng của bề mặt vật liệu (như chống mài mòn và chống mỏi) hoặc để cải thiện độ bền của phần mỏng của vật liệu để tăng cường độ cứng bề mặt của vật liệu.

Không giống như hầu hết các ứng dụng xử lý vật liệu, LSP không sử dụng năng lượng laser để xử lý nhiệt để đạt được kết quả mong muốn mà thay vào đó sử dụng tác động của chùm tia để gia công. Chùm tia laser công suất cao với bề mặt phôi tác động xung ngắn công suất cao.

Chùm ánh sáng chiếu vào phôi kim loại, ngay lập tức làm bay hơi phôi thành một lớp mỏng ở trạng thái plasma và tạo áp suất sóng xung kích lên phôi. Đôi khi một lớp mỏng mờ đục được gắn vào phôi để thay thế sự bay hơi của kim loại. Để tạo áp suất, plasma (thường là nước) được thu giữ bằng cách sử dụng các vật liệu phủ trong suốt khác hoặc các lớp giao thoa quán tính.

Plasma tạo ra hiệu ứng sóng xung kích, định hình lại cấu trúc vi mô bề mặt của phôi tại điểm va chạm, từ đó tạo ra phản ứng dây chuyền giãn nở và nén kim loại. Ứng suất nén sâu do phản ứng này tạo ra có thể kéo dài tuổi thọ của bộ phận.

Hợp kim laser là một công nghệ biến đổi bề mặt mới, có thể chuẩn bị lớp phủ hỗn hợp gốm kim loại gia cố tinh thể nano đơn vô định hình trên bề mặt của các bộ phận kết cấu theo các điều kiện dịch vụ khác nhau của vật liệu hàng không bằng cách sử dụng chùm tia laser mật độ năng lượng cao với tốc độ gia nhiệt và ngưng tụ cao. So với công nghệ hợp kim laser, công nghệ phủ laser có đặc điểm là tốc độ pha loãng của chất nền với bể nóng chảy nhỏ hơn, vùng chịu ảnh hưởng nhiệt nhỏ hơn, biến dạng nhiệt của phôi nhỏ hơn và tỷ lệ phế liệu của phôi nhỏ hơn sau khi xử lý lớp phủ bằng laser. Tấm ốp laser có thể cải thiện đáng kể tính chất bề mặt của vật liệu, có thể sửa chữa các vật liệu bị mòn, với hiệu suất cao, tốc độ nhanh, bảo vệ môi trường xanh, không gây ô nhiễm và hiệu suất tốt của phôi sau khi xử lý.

Tấm ốp lazeCông nghệ này cũng là một trong những công nghệ biến đổi bề mặt mới thể hiện hướng phát triển và trình độ của kỹ thuật bề mặt. Công nghệ phủ laser đã trở thành một điểm nóng trong nghiên cứu biến đổi bề mặt của hợp kim titan do ưu điểm không gây ô nhiễm và liên kết luyện kim giữa lớp phủ và nền. Lớp phủ gốm phủ laser hoặc lớp phủ composite gia cố bằng hạt gốm là một cách hiệu quả để cải thiện khả năng chống mài mòn bề mặt của hợp kim titan. Theo điều kiện làm việc thực tế, hệ thống vật liệu phù hợp được lựa chọn và có thể đạt được các yêu cầu quy trình tốt nhất bằng công nghệ ốp laze. Công nghệ ốp laser có thể sửa chữa nhiều bộ phận bị hỏng khác nhau, chẳng hạn như cánh động cơ máy bay.

Sự khác biệt giữa hợp kim hóa bề mặt bằng laser và lớp phủ bề mặt bằng laser là lớp hợp kim được hình thành bằng cách trộn các nguyên tố hợp kim được thêm vào và bề mặt nền ở trạng thái lỏng. Lớp phủ bề mặt bằng laser là để làm tan chảy tất cả lớp phủ trước và làm tan chảy bề mặt của chất nền, sao cho lớp ốp và vật liệu nền tạo thành một sự kết hợp luyện kim và giữ cho thành phần của lớp ốp về cơ bản không thay đổi. Công nghệ hợp kim laser và phủ laser chủ yếu được sử dụng để cải thiện khả năng chống mài mòn bề mặt, chống ăn mòn và khả năng chống chịu cấp độ của hợp kim titan.

Hiện nay, công nghệ ốp laser đã được sử dụng rộng rãi trong việc sửa chữa và sửa đổi bề mặt kim loại, nhưng mặc dù lớp phủ laser truyền thống có những ưu điểm và đặc điểm là xử lý linh hoạt, sửa chữa hình dạng, phụ gia tùy chỉnh, v.v., nhưng hiệu quả làm việc thấp và nhu cầu sản xuất, chế biến quy mô lớn, nhanh chóng ở một số lĩnh vực sản xuất không thể đáp ứng được. Để đáp ứng nhu cầu sản xuất số lượng lớn, tốc độ cao và nâng cao hiệu quả ốp, công nghệ ốp laser tốc độ cao đã ra đời.

Xử lý khắc laser là sử dụng công nghệ điều khiển số làm cơ sở, chùm tia laser năng lượng cao chiếu lên bề mặt vật liệu, sử dụng hiệu ứng nhiệt laser, bề mặt vật liệu để tạo ra mô hình rõ ràng của quy trình xử lý laser. Biến dạng vật lý của vật liệu xử lý trong quá trình nóng chảy và khí hóa ngay lập tức dưới sự chiếu xạ của khắc laser có thể làm cho việc khắc laser nhận ra mục đích xử lý. Khắc laser là việc sử dụng tia laser để viết chữ lên đồ vật, công nghệ này khắc chữ không dấu vết, bề mặt đồ vật mịn và phẳng, chữ viết không bị mòn. Các tính năng và ưu điểm của nó bao gồm: an toàn và tin cậy; Chính xác và tốt, độ chính xác có thể đạt tới 0.02mm; Tiết kiệm bảo vệ môi trường, xử lý tiết kiệm nguyên liệu; Tốc độ cao, khắc tốc độ cao theo mẫu đầu ra; Chi phí thấp, không bị giới hạn bởi số lượng xử lý.

Quá trình này sử dụng công nghệ phủ laser, sử dụng vòi chiếu xạ laser truyền dòng bột, làm tan chảy trực tiếp bột nguyên tố hoặc hợp kim, sau khi chùm tia laser rời đi, chất lỏng hợp kim nhanh chóng đông đặc lại, để đạt được quá trình đúc hợp kim nhanh chóng. Hiện nay, nó đã được sử dụng rộng rãi trong mô hình công nghiệp, sản xuất máy móc, hàng không vũ trụ, quân sự, kiến ​​trúc, điện ảnh và truyền hình, thiết bị gia dụng, công nghiệp nhẹ, y học, khảo cổ học, văn hóa nghệ thuật, điêu khắc, trang sức và các lĩnh vực khác.

Hiện nay, công nghệ, quy trình và thiết bị xử lý bề mặt bằng laser và sản xuất bồi đắp được sử dụng rộng rãi trong luyện kim, máy móc khai thác mỏ, khuôn mẫu, năng lượng dầu mỏ, công cụ phần cứng, vận tải đường sắt, hàng không vũ trụ, máy móc và các ngành công nghiệp khác.

Mạ điện bằng laser là một công nghệ mạ điện chùm tia năng lượng cao mới, có ý nghĩa rất lớn đối với việc sản xuất và sửa chữa các thiết bị vi điện tử và mạch tích hợp quy mô lớn. Hiện tại, mặc dù các nguyên lý mạ laser, cắt bỏ laser, lắng đọng laser plasma và phun laser vẫn đang được nghiên cứu nhưng công nghệ này đã được sử dụng. Khi chiếu tia laser liên tục hoặc tia laser xung lên bề mặt cực âm của bể mạ điện, không chỉ tốc độ lắng đọng của kim loại có thể được cải thiện đáng kể mà còn có thể thu được lớp phủ không được che chắn với hình học phức tạp dự kiến ​​bằng cách kiểm soát quỹ đạo của chùm tia laser bằng máy tính.

So với mạ điện thông thường, ưu điểm của nó là:

(1) Tốc độ lắng đọng nhanh, chẳng hạn như mạ vàng bằng laser lên đến 1μm/s, mạ đồng bằng laser lên đến 10μm/s, mạ vàng bằng tia laser lên đến 12μm/s, mạ đồng bằng tia laser lên đến 50μm/s;

(2) Sự lắng đọng kim loại chỉ xảy ra trong khu vực chiếu xạ laser và có thể thu được lớp phủ lắng đọng cục bộ mà không cần sử dụng các biện pháp che chắn, do đó đơn giản hóa quy trình sản xuất;

(3) lực liên kết của lớp phủ được cải thiện rất nhiều;

(4) Dễ dàng đạt được điều khiển tự động;

(5) Tiết kiệm kim loại quý;

(6) Tiết kiệm thời gian đầu tư và xử lý thiết bị.

Công ty TNHH Công nghệ Laser Tây An Guosheng là một doanh nghiệp công nghệ cao chuyên về R&D, sản xuất và kinh doanh máy ốp laser tự động, máy ốp laser tốc độ cao, máy dập tắt laser, máy hàn laser và thiết bị in laser 3D. Sản phẩm của chúng tôi có hiệu quả về chi phí và được bán trong và ngoài nước. Nếu bạn quan tâm đến sản phẩm của chúng tôi, vui lòng liên hệ với chúng tôi theo số bob@gshenglaser.com.