Principen, egenskaperna och tillämpningen av lasersläckningsteknik

Laserhärdning är en banbrytande process som använder högenergilaserstrålar för att värma materialytor bortom deras fasövergångspunkter. När materialet naturligt svalnar omvandlas austenit till martensit, vilket skapar ett härdat lager med exceptionell hårdhet och slitstyrka på produktens yta. Denna teknik modifierar avsevärt mikrostrukturen och egenskaperna hos arbetsstyckets ytor utan att kompromissa med basmaterialets övergripande prestanda, vilket uppnår lokal hållfasthetsförbättring genom kontrollerad termisk bearbetning.

Egenskaperna för laserytsläckning inkluderar:

Hög effekttäthet: laserytsläckning använder fokuserad laserstråle som värmekälla för att snabbt värma upp arbetsstyckets yta och bilda austenit.

Snabb uppvärmning och kylning: Processen uppnår snabb uppvärmning inom sekunder (vanligtvis 0,01–0,001 sekunder), vilket effektivt minimerar deformation av arbetsstycket. Denna rena och effektiva kylningsmetod eliminerar behovet av vatten eller olja som kylmedel. Jämfört med induktionshärdning, flamhärdning och karburering ger lasersläckning ett jämnt härdat lager med överlägsen hårdhet (vanligtvis 1–3 HRC högre än induktionshärdning).

Minimal deformation av delar: Den snabba uppvärmnings- och kylningsprocessen minimerar deformation av arbetsstycket, vilket möjliggör exakt kontroll av uppvärmningsdjup och -bana. Detta möjliggör automatisering utan att det krävs anpassade induktionsspolar för olika delstorlekar, vilket behövs vid induktionshärdning. Det eliminerar också begränsningar i ugnsstorlek som är förknippade med kemiska värmebehandlingar som karburering och kylning för stora komponenter. Följaktligen ersätter laserhärdning i allt högre grad traditionella metoder som induktionshärdning och kemisk värmebehandling i olika industriella tillämpningar. Det är värt att notera att laserhärdning orsakar försumbar materialdeformation före och efter behandling. För högtemperaturmetalldelar där kylningstemperaturerna nära matchar smältpunkterna skadar induktionsbaserad ythärdning ofta hörn eller oregelbundna områden, vilket leder till skrot. Laserythärdning undviker denna begränsning helt.

Därför är den särskilt lämplig för ytbehandling av delar med höga precisionskrav. Det behandlade arbetsstycket behöver inte slipas och kan användas som den sista processen för efterbehandling.

Lämplig för komplexa former: Kan användas för komplext formade komponenter såsom bottenhål, invändiga hål, små spår, tunnväggiga delar etc. Stor mångsidighet: Tack vare det stora laserfokuseringsdjupet finns det inga strikta begränsningar för delarnas storlek, dimensioner eller yta under kylning. Däremot kräver befintlig medelhögfrekvent kylning specialanpassade induktionssensorer för olika delar;

Djupet av laserhärdade lager varierar vanligtvis inom intervallet 0,3–2,0 mm beroende på faktorer som materialsammansättning, specifikationer, ytegenskaper och viktiga bearbetningsparametrar. Vid kylning av axelhalsar på stora transmissionskugghjul eller motoraxelkomponenter förblir ytjämnheten i huvudsak oförändrad. Detta eliminerar behovet av efterbearbetning för att uppfylla specifika driftskrav.

Lasersläckning använder två skanningsmetoder: smalbandsskanning med cirkulära eller rektangulära fläckar och bredbandsskanning med linjära fläckar. Den härdade zonbredden vid smalbandsskanning matchar nära fläckdiametern, vanligtvis inom 5 mm. För härdningsapplikationer med stora ytor krävs sekventiella skanningar där överlappande zoner skapar tempererade mjukningsband. Dessa bands bredd beror på fläckens egenskaper, där enhetliga rektangulära fläckar generellt producerar mindre band. För att mildra de negativa effekterna av mjukningsband används bredbandsskanningsteknik. Denna metod omvandlar fokuserade cirkulära fläckar till linjära, vilket avsevärt utökar skanningsbredden.

Forskning, utveckling och tillämpning av laserhärdningsteknik befinner sig för närvarande i en stigande fas, även om utmaningar kvarstår vid bearbetning av komplexformade arbetsstycken. Som en banbrytande värmebehandlingsinnovation möjliggör laserhärdning uppnående av tekniska mål som traditionella ythärdningsmetoder har svårt att uppnå. Denna process eliminerar behovet av kylmedia under produktionen, vilket överensstämmer med den globala industrins engagemang för standarder för "lågoxidation och miljövänlig tillverkning". Den visar sig vara särskilt effektiv för ytbehandling av olika mekaniska komponenter, inklusive skärverktygskanter, ventiltätningsytor, små kugghjul, miniatyrformar, bildelar, kuggringar, maskinverktygsstyrningar, motoraxlar och reduceraxlar.