Lasersummutuse tehnoloogia põhimõte, omadused ja rakendamine

Lasersummutamine on tipptasemel protsess, mis kasutab suure energiaga laserkiiri materjali pindade kuumutamiseks üle nende faasisiirdepunktide. Materjali loomulikul jahtumisel muutub austeniit martensiidiks, luues toote pinnale erakordselt kõva ja kulumiskindla karastatud kihi. See tehnika muudab oluliselt töödeldavate detailide pindade mikrostruktuuri ja omadusi, ilma et see kahjustaks alusmaterjali üldist jõudlust, saavutades kontrollitud termilise töötlemise abil lokaalse tugevuse suurenemise.

Laserpinna summutamise omaduste hulka kuuluvad:

Suur võimsustihedus: laserpinna summutamisel kasutatakse soojusallikana fokuseeritud laserkiirt, et töödeldava detaili pinda kiiresti kuumutada ja austeniiti moodustada.

Kiire kuumutamine ja jahutamine: Protsess saavutab kiire kuumutamise sekunditega (tavaliselt 0,01–0,001 sekundit), minimeerides tõhusalt tooriku deformatsiooni. See puhas ja tõhus karastusmeetod välistab vajaduse vee või õli järele jahutusainena. Võrreldes induktsioonkõvendamise, leegikõvendamise ja karastamise protsessidega annab laserkarastamine ühtlaselt kõvastunud kihi, millel on parem kõvadus (tavaliselt 1–3 HRC kõrgem kui induktsioonkarastamisel).

Minimaalne detaili deformatsioon: Kiire kuumutus- ja jahutusprotsess minimeerib tooriku deformatsiooni, võimaldades kuumutussügavuse ja trajektoori täpset juhtimist. See võimaldab automatiseerimist ilma, et oleks vaja erineva suurusega detailide jaoks kohandatud induktsioonmähiseid, nagu induktsioonkõvendamise korral vaja. See kõrvaldab ka ahju suuruse piirangud, mis on seotud keemiliste kuumtöötlustega, nagu suurte komponentide karastamine ja karastamine. Seetõttu asendab laserkõvendamine üha enam traditsioonilisi meetodeid, nagu induktsioonkõvendamine ja keemiline kuumtöötlus erinevates tööstuslikes rakendustes. Märkimisväärne on see, et laserkõvendamine põhjustab enne ja pärast töötlemist tühist materjali deformatsiooni. Kõrge temperatuuriga metalldetailide puhul, mille karastustemperatuurid vastavad täpselt sulamistemperatuuridele, kahjustab induktsioonpõhine pinnakarastamine sageli nurki või ebakorrapäraseid alasid, mis viib praagi tekkimiseni. Laserpinnakarastamine väldib seda piirangut täielikult.

Seetõttu sobib see eriti hästi kõrge täpsusega detailide pinnatöötluseks. Töödeldud toorikut ei pea lihvima ja seda saab kasutada viimistluse viimase protsessina.

Sobib keerukate kujude jaoks: saab kasutada keeruka kujuga komponentide, näiteks ummisaugud, sisemised augud, väikesed sooned, õhukeseinalised osad jne. Suur mitmekülgsus: suure laserfokuseerimissügavuse tõttu ei ole karastamise ajal osade suurusele, mõõtmetele ega pinnale rangeid piiranguid. Seevastu olemasolev keskmise ja kõrge sagedusega karastamine nõuab erinevate osade jaoks kohandatud induktsioonandureid;

Laserkarastatud kihtide paksus jääb tavaliselt vahemikku 0,3–2,0 mm, olenevalt sellistest teguritest nagu materjali koostis, spetsifikatsioonid, pinnaomadused ja peamised töötlemisparameetrid. Suurte ülekandearvude võllide kaelade või mootorivõlli komponentide karastustöötluste tegemisel jääb pinna karedus praktiliselt samaks. See välistab vajaduse järeltöötluse järele, et täita spetsiifilisi töönõudeid.

Lasersummutuses kasutatakse kahte skaneerimismeetodit: kitsaribalist skaneerimist ringikujuliste või ristkülikukujuliste täppidega ja lairibalist skaneerimist lineaarsete täppidega. Kitsaribalise skaneerimise korral on karastatud tsooni laius täpselt sama, mis täpi läbimõõt, tavaliselt 5 mm piires. Suure pindalaga karastamisrakenduste puhul on vaja järjestikuseid skaneeringuid, kus kattuvad tsoonid loovad karastatud pehmenemisribasid. Nende ribade laius sõltub täpi omadustest, kusjuures ühtlased ristkülikukujulised täpid tekitavad üldiselt väiksemaid ribasid. Pehmenemisribade kahjulike mõjude leevendamiseks kasutatakse lairibalist skaneerimistehnoloogiat. See meetod muudab fokuseeritud ringikujulised täpid lineaarseteks, laiendades oluliselt skaneerimise laiust.

Lasersummutustehnoloogia uurimine, arendamine ja rakendamine on praegu tõusutrendis, kuigi keeruka kujuga toorikute töötlemisel on endiselt probleeme. Tipptasemel kuumtöötlusinnovatsioonina võimaldab lasersummutus saavutada tehnilisi eesmärke, mida traditsiooniliste pinnakarastamise meetoditega on raske saavutada. Märkimisväärne on see, et see protsess välistab vajaduse jahutuskeskkonna järele tootmise ajal, mis on kooskõlas ülemaailmse tööstuse pühendumusega "madala oksüdatsiooniga ja keskkonnasõbraliku tootmise" standarditele. See osutub eriti tõhusaks mitmesuguste mehaaniliste komponentide, sealhulgas lõikeriistade servade, ventiilide tihenduspindade, väikeste hammasrataste, miniatuursete vormide, autoosade, hammasrataste, tööpinkide juhikute, mootorivõllide ja reduktorivõllide pinnatöötlusel.