Laserowe hartowanie powierzchni: zwiększanie wytrzymałości materiału dzięki najnowocześniejszym zaletom i zastosowaniom

Hartowanie laserowe to jeden z nowych scenariuszy stosowania technologii laserowej. Metoda ta wykorzystuje głównie laser do miejscowego i szybkiego nagrzewania powierzchni materiału, aby osiągnąć cel polegający na wzmocnieniu powierzchni materiału. Stosowany jest głównie do materiałów metalowych. Twardość powierzchni, odporność na zużycie, odporność na korozję i inne właściwości hartowanego materiału ulegną poprawie w różnym stopniu, a żywotność również ulegnie znacznej poprawie.

Teoretyczną podstawą hartowania laserowego jest prawo interakcji lasera z materiałami. Istnieją trzy główne procesy, a mianowicie topienie laserowe i utwardzanie przez krzepnięcie, laserowe utwardzanie szokowe i laserowe utwardzanie fazowe. Różnica między tymi trzema procesami polega głównie na różnicy w mocy lasera i gęstości energii lasera. I związane z czasem działania lasera.

Hartowanie laserowe może odegrać bardziej znaczącą rolę w następujących scenariuszach:

1. Duże detale, które trudno dostać się do pieca do obróbki cieplnej.

2. Przedmioty wymagające obróbki cieplnej jedynie na lokalnych powierzchniach, takich jak rowki, otwory i krawędzie.

3. Części trudne do obróbki konwencjonalnymi procesami obróbki cieplnej.

4. Części precyzyjne o wysokich wymaganiach dotyczących odkształceń po obróbce cieplnej.

5. Obróbka cieplna powierzchni detali żeliwnych.

6. Części podatne na pękanie podczas konwencjonalnych procesów obróbki cieplnej.

7. Części, które nie spełniają wymagań dotyczących twardości w konwencjonalnych procesach obróbki cieplnej.

Zalety hartowania laserowego

Jako szybka, bezkontaktowa metoda obróbki, hartowanie laserowe nie wymaga stosowania zewnętrznych środków utwardzających, co skutkuje niewielkimi odkształceniami przedmiotu obrabianego i dużą szybkością chłodzenia. W porównaniu z tradycyjnymi technikami, takimi jak hartowanie płomieniowe i nawęglanie, hartowanie laserowe nie wymaga do chłodzenia mediów zewnętrznych, takich jak woda lub olej. Wykorzystuje laser o dużej gęstości do szybkiego nagrzewania, co skutkuje mniejszą liczbą procesów i większą szybkością. Z wyników hartowania widać, że warstwa utwardzana laserowo jest jednolita, a twardość jest o 15-20% wyższa niż w przypadku hartowania konwencjonalnego.

Głębokość i trajektoria warstwy grzewczej utwardzanej laserowo są proste i kontrolowane, łatwe w obsłudze, z możliwością szybkiego dostosowania zmian procesu, z dobrą elastycznością i wysokim stopniem automatyzacji. Jednocześnie, przy wsparciu układu sterowania, kierunek lasera może się elastycznie zmieniać, a w przypadku trudno penetrujących rowków otworów wewnętrznych materiału lub skomplikowanych części o wysokiej precyzji, hartowanie laserowe może również dobrze osiągnąć cel.

Zastosowania hartowania laserowego

Laserowe utwardzanie powierzchniowe jest szeroko stosowane w takich dziedzinach, jak formy, produkcja mechaniczna, ropa naftowa, przemysł chemiczny, przemysł lekki, narzędzia metalowe i części samochodowe ze względu na doskonałą wydajność obróbki cieplnej. Wśród nich stopy metali są najczęściej stosowanymi materiałami w przemyśle, ze złożonymi mikrostrukturami, które można kontrolować za pomocą laserowej obróbki cieplnej w celu zmiany ich właściwości mechanicznych, fizycznych i chemicznych oraz uzyskania różnych wydajności. Typowymi przedmiotami obrabianymi są formy, koła zębate, wały, gwinty, szyny prowadzące, tuleje cylindrowe, ważne produkty wojskowe itp.

Hartowanie laserowe formy

Hartowanie laserowe kół koronowych

Hartowanie laserowe tulei cylindrowej