Procese de întărire cu laser: Transformarea de fază, topirea și întărirea la șoc explicate

Călirea cu laser este una dintre cele mai noi aplicații ale tehnologiei laser în producție. Utilizează un fascicul laser pentru a încălzi local și rapid suprafața unei piese metalice, astfel încât duritatea suprafeței, rezistența la uzură și rezistența la coroziune sunt îmbunătățite în diferite grade și durata de viață este prelungită. Baza teoretică este interacțiunea dintre radiația laser și materiale -, iar rezultatul specific depinde de trei factori: puterea laserului, densitatea energiei și timpul de expunere.

Pentru o prezentare completă a mecanismului metalurgic și a preciziei sale industriale, consultați ghidul nostruîntărirea suprafeței cu laser explicată.

În funcție de modul în care energia laserului este furnizată și absorbită, întărirea laserului se încadrează în trei procese distincte.

1. Întărirea prin transformare de fază

Laserul scanează suprafața piesei de prelucrat și o încălzește rapid peste temperatura critică. Când fasciculul se deplasează, substratul rece conduce căldura aproape instantaneu, stingând zona și declanșând transformarea martensitei sau bainitei. Acesta este cel mai utilizat proces, oferind un strat întărit controlat cu precizie, fără a modifica chimia piesei.

2. Întărirea prin topire și solidificare

La densități de energie mai mari, stratul de suprafață se topește și apoi se re{0}}solidifică extrem de rapid. Structura fină și omogenă rezultată oferă o duritate sporită și o rezistență la coroziune îmbunătățită în comparație doar cu transformarea în stare solidă-.

3. Întărirea la șoc

Un impuls laser intens și scurt generează o undă de șoc care lucrează-întărește suprafața prin deformare plastică. Acest proces introduce stres rezidual la compresiune, care este deosebit de valoros pentru îmbunătățirea rezistenței la oboseală.

Cele trei procese nu se exclud reciproc - ele diferă în principal prin puterea laserului și densitatea energiei și pot fi reglate pentru a se potrivi cu materialul și adâncimea de întărire necesară.

Întărirea cu laser este deosebit de eficientă în șapte scenarii în care tratamentul termic convențional are probleme:

1. Piese mari de prelucrat care sunt greu de încadrat într-un cuptor de tratament termic.
2. Piese care necesită tratament numai pe suprafețe localizate, cum ar fi caneluri, găuri și margini.
3. Piese care sunt dificil de prelucrat cu tratament termic convențional.
4. Piese de precizie cu limite stricte privind deformarea tratamentului termic.
5. Călirea la suprafață a pieselor din fontă.
6. Piese predispuse la crăpare sub tratament termic convențional.
7. Piese care nu ating cerințele de duritate prin tratament termic convențional.

Fiind un proces rapid, fără{0}}contact, călirea cu laser nu are nevoie de o stingere externă, producând o distorsiune minimă a piesei de prelucrat și un ciclu de răcire rapid. În comparație cu întărirea la flacără și cementarea, folosește încălzirea cu laser de-densitate mare care necesită mai puțini pași și rulează mai rapid. Stratul întărit este uniform, iar duritatea este de obicei cu 15-20% mai mare decât întărirea convențională. Adâncimea și traiectoria de încălzire sunt ușor de controlat, ușor de reglat și foarte susceptibile de automatizare.

King's Laser RS-LQM-R3000 3000W Mașină de întărire cu laser

Întărirea suprafeței cu laser este utilizată pe scară largă în domenii precum matrițe, producție mecanică, petrol, industria chimică, industria ușoară, unelte hardware și piese auto, datorită performanței sale excelente de tratament termic. Dintre acestea, aliajele metalice sunt cele mai utilizate materiale în industrie, cu microstructuri complexe care pot fi controlate prin tratament termic cu laser pentru a le modifica proprietățile mecanice, fizice și chimice și pentru a obține performanțe diferite. Piesele tipice de prelucrat includ matrițe, roți dințate, arbori, filete, șine de ghidare, căptușele de cilindri, produse militare importante etc.

Întărirea cu laser a mucegaiului

Călirea cu laser a angrenajului inel

Călirea cu laser a căptușelii cilindrului

Întărirea cu laser realizează întărirea suprafeței prin trei mecanisme de - transformare de fază, topire-solidificare și șoc - selectate prin puterea de reglare, densitatea energiei și timpul de expunere. Pentru o comparație cuantificată a acestor procese față de metodele de inducție, flacără și cementare, citiți ghidul nostru despreavantajele călirii suprafeței cu laser. Pentru un sistem automatizat-gata de producție, explorați mașina de întărire cu laser cu fibre King's Laser RS-LQM-R{3000 3000W.