Ползите и приложенията на технологията за лазерно повърхностно втвърдяване

Какво е лазерно повърхностно втвърдяване?

Лазерното повърхностно втвърдяване използва лазер за нагряване на материал над неговата точка на фазов преход, което води до превръщането на аустенита в мартензит и подсилва повърхностния материал.

Предимства на лазерното повърхностно закаляване

Лазерното втвърдяване има висока плътност на мощността, бърза скорост на охлаждане и не изисква охлаждаща среда като вода или масло. Това е чист и бърз процес на втвърдяване. В сравнение с процесите на индукционно закаляване, пламъчно закаляване и карбуризиране, лазерното закаляване има равномерен втвърдяващ слой, висока твърдост (обикновено 1-3 HRC по-висока от индукционното закаляване), малка деформация на детайла, лесен контрол на дълбочината на нагревателния слой и траекторията на нагряване , и лесна автоматизация. Не изисква проектиране на съответни индукционни бобини според различни размери на детайлите като индукционно закаляване, а обработката на големи части не трябва да бъде ограничена от размера на пещта по време на химическа топлинна обработка, като например карбуризиращо закаляване. Следователно традиционните процеси като индукционно закаляване и химическа топлинна обработка постепенно се заменят в много индустриални области. От особено значение е, че деформацията на детайла преди и след лазерно закаляване може да бъде почти незначителна, което го прави особено подходящ за повърхностна обработка на детайли с висока точност.

В сравнение с други технологии за повърхностна топлинна обработка като високочестотно закаляване, карбуризиране, азотиране и др., лазерното повърхностно закаляване има уникални предимства:

1. Процесът на втвърдяване може да се контролира: той може да бъде импортиран в траектория на втвърдяване чрез математическо моделиране, а температурата и качеството на втвърдяване могат да бъдат прецизно контролирани по начин на затворен цикъл. Лазерното закаляване може да се приложи към големи и сложни извити детайли, като форми, валове и вътрешни отвори на детайли.

2. Обработка на локална селекция: Прецизен контрол на позицията, площта, твърдостта и еднаквостта на здравината на закаления слой.

3. Отлична повърхностна производителност: Втвърдената микроструктура h1as изключително фини мартензитни зърна, висока плътност на дислокация и значително подобрена повърхностна устойчивост на износване и устойчивост на адхезия.

4. Малка зона, засегната от топлина: Лазерното повърхностно втвърдяване е изключително горещо и бързо се охлажда, завършвайки процеса на втвърдяване за много кратко време, с ниско напрежение и деформация на втвърдяване.

5. Висока твърдост: Твърдостта на закаления слой е по-висока от тази на традиционното втвърдяване, а устойчивостта на износване се удвоява.

Приложения на лазерно повърхностно закаляване

Лазерното закаляване се прилага успешно за повърхностно укрепване на уязвими части в металургичната, механичната и нефтохимическата промишленост, особено за подобряване на експлоатационния живот на уязвими части като ролки, водачи, зъбни колела и режещи ръбове. Ефектът е значителен, постигнати са значителни икономически и социални ползи. През последните години повърхностното укрепване на компоненти като форми и зъбни колела също се прилага все по-често.

Зъбните колела са широко използвани компоненти в машиностроителната индустрия. За да се подобри носещата способност на зъбните колела, е необходимо повърхностно закаляване. Традиционните процеси на закаляване на зъбни колела обаче, като повърхностна химическа обработка като карбуризация и азотиране, и индукционно повърхностно закаляване и пламъчно повърхностно закаляване, имат два основни проблема: голяма деформация след термична обработка и трудност при получаване на равномерно разпределен втвърдяващ слой по протежение на профила на зъбите , което се отразява на експлоатационния живот на зъбните колела.

Лазерно закаляване на форми

Лазерно закаляване на венец

Лазерно втвърдяване на цилиндъра