Лазерная термообработка
Лазерная закалка применяется для упрочнения поверхности быстроизнашиваемых деталей. Термоупрочнение изменяет свойства материала, увеличивая его сопротивляемость к трению, коррозии, влажности и другим неблагоприятным факторам.
Лазерная термообработка
Зона термического воздействия точно определяется и ограничивается компьютером, поэтому элемент не меняет свои габариты в процессе обработки. Благодаря этой особенности бесконтактные лазеры можно использовать для выполнения задач, в которых обычные методы закалки (индукционный нагрев, обработка пламенем) применять нельзя.
Процесс полностью управляемый, поэтому лазерное оборудование подходит для упрочнения небольших и геометрически сложных элементов. Глубина закалки составляет 0,1-1,5 мм, но для некоторых металлов она может быть увеличена до 2,5-3 мм. Этапы термообработки лазером:
- Материал нагревают до температуры чуть ниже температуры плавления (900-1400 °С). Около 40% излучаемой мощности поглощается поверхностью. Высокая температура меняет положение атомов углерода в структуре металла и происходит аустенитное превращение.
- После достижения заданной температуры луч перемещается и нагревает другой сегмент поверхности.
- По мере продвижения луча нагретый слой материала очень быстро остывает. Возникает эффект самоохлаждения. Быстрое снижение температуры предотвращает возврат к исходной металлической структуре. Это приводит к образованию мартенсита и значительному увеличению твердости.
Лазерная термообработка металлов изменяет химические и механические свойства поверхности. Изделия приобретают устойчивость к коррозии, воздействию сил трения-качения, ударам, истиранию.
Применение
Лазерная закалка металлов подходит для повышения прочности деталей, работающих при высоких нагрузках и подверженных быстрому износу. Эта методика часто применяется при производстве инструментов и узлов, используемых в машиностроении, сельском хозяйстве, химической промышленности и т.д. Примеры изделий, которые подвергаются термообработке лазером:- режущие кромки промышленных ножей;
- кольца, валы, втулки и другие цилиндрические детали;
- штампы, ударопрочные подшипники;
- медицинские инструменты.
Преимущества
Термообработка материалов лазером не требует предварительного прогрева детали. Объект помещают в аппарат, и подвергают воздействию луча. Современные лазерные установки укомплектованы производительными охладительными системами, поэтому их не нужно отключать в процессе работы. Другие преимущества лазерной закалки:- Практически полное отсутствие деформации. При любых других способах обработки материал меняет свои характеристики из-за сильного воздействия тепла и последующего охлаждения. Применение лазера позволяет сохранить физические параметры обрабатываемой детали.
- Укрепление деталей сложной формы или малых размеров.
- Полный контроль. У оператора есть возможность точечно регулировать температуру и длительность воздействия лазера на объект.
- Экономия времени. На лазерную закалку стали требуется от 30 секунд до 1,5 минут. Другие методы укрепления материалов требуют больше времени на оплавление и охлаждение заготовок.
- Малое энергопотребление. В сравнении с другими методами термообработки для закалки лазером требуется меньше электричества. К тому же в процессе практически не выделяются вредные вещества, что снижает нагрузку на окружающую среду.
