تكنولوجيا معالجة الأسطح بالليزر

التبريد بالليزر

يعد التبريد بالليزر أحد الحلول لمعالجة المكونات المعقدة عالية الضغط. يمكن أن تجعل المكونات ذات التآكل العالي مثل أعمدة الكامات وأدوات الثني تتحمل ضغطًا أعلى وتطيل عمرها.

مبدأها هو إعادة ترتيب ذرات الكربون في الشبكة المعدنية (الأوستينيت)، ثم يقوم شعاع الليزر بتسخين السطح بشكل مطرد على طول اتجاه التغذية. عندما يتحرك شعاع الليزر، تبرد المادة المحيطة بسرعة، ولا يمكن للشبكة المعدنية العودة إلى شكلها الأصلي، وبالتالي إنتاج مارتنسيت، مما يزيد بشكل كبير من الصلابة. عادة ما يكون عمق تصلب الطبقة الخارجية من الفولاذ الكربوني عن طريق التقسية بالليزر 0.1-1.5 مم، ويمكن أن يصل إلى 2.5 مم أو أكثر في بعض المواد.

بالمقارنة مع طرق التبريد التقليدية، مزاياها هي:
1. إن مدخلات الحرارة المستهدفة تقتصر على المناطق المحلية، لذلك لا يوجد أي تشويه للمكونات أثناء المعالجة. يتم تقليل تكاليف إعادة العمل أو حتى إلغائها بالكامل؛
2. يمكن أيضًا تصليبه على الأسطح الهندسية المعقدة والأجزاء الدقيقة، ويمكنه تحقيق تصلب دقيق للأسطح الوظيفية المحدودة محليًا والتي لا يمكن إخمادها بطرق التبريد التقليدية؛
3. لا تشويه. في عمليات التصلب التقليدية، تحدث التشوهات نتيجة لزيادة مدخلات الطاقة والتبريد، ولكن في عمليات التصلب بالليزر يمكن التحكم بدقة في مدخلات الحرارة بفضل تقنية الليزر والتحكم في درجة الحرارة. تبقى المكونات في حالتها الأصلية تقريبًا؛
4. يمكن تغيير هندسة صلابة الجزء بسرعة "أثناء التنقل". وهذا يعني عدم الحاجة إلى تحويل البصريات/النظام بأكمله.

التركيب بالليزر

تعد التركيبة بالليزر إحدى طرق المعالجة لتعديل سطح المواد المعدنية. أثناء عملية الهيكلة، يقوم الليزر بإنشاء أشكال هندسية مرتبة بانتظام في طبقات أو ركائز من أجل تعديل الخصائص التقنية على وجه التحديد وتطوير وظائف جديدة. تتضمن العملية استخدام إشعاع الليزر، عادةً ليزر قصير النبض، لإنتاج أشكال هندسية مرتبة بانتظام على السطح بطريقة قابلة للتكرار. يقوم شعاع الليزر بإذابة المادة بطريقة خاضعة للرقابة وتصلبها في بنية محددة مع إدارة العملية المناسبة.

معالجة الأسطح الملونة بالليزر

يتم استخدام التقسية بالليزر بشكل شائع في معالجة الأسطح الملونة بالليزر، والمعروفة أيضًا باسم وسم الألوان بالليزر. مبدأ العملية هو أنه عندما يقوم الليزر بتسخين المادة، يتم تسخين المعدن محليًا إلى درجة أقل قليلاً من نقطة انصهاره. في ظل معلمات العملية المناسبة، سيتغير هيكل البوابة في هذا الوقت؛ سيتم تشكيل طبقة أكسيد على سطح الشغل، وسوف يتعرض هذا الفيلم للضوء. تحت الإشعاع، يتسبب تداخل الضوء الساقط في ظهور ألوان مختلفة للتلطيف في هذا الوقت. تتغير طبقة العلامات الوهمية التي تم إنشاؤها على السطح بزوايا رؤية مختلفة، وستتغير أنماط العلامات أيضًا إلى ألوان مختلفة مختلفة. لون.

تتميز هذه الألوان بثبات درجة الحرارة حتى 200 درجة تقريبًا. عند ارتفاع درجات الحرارة، تعود البوابة إلى حالتها الأصلية، وتختفي العلامة. جودة السطح ستكون سليمة. يتمتع بدرجة عالية من الأمان وإمكانية التتبع في تطبيقات مكافحة التزييف. لقد تم استخدامه في التكنولوجيا الطبية لفترة طويلة، وبالإضافة إلى وضع العلامات السوداء الجديدة باستخدام ليزر نبضي قصير جدًا، فهو أيضًا مثالي لوضع علامات على المنتجات وبالتالي إمكانية التتبع الفريدة وفقًا لتوجيهات UDI.

الكسوة بالليزر

إنها عملية تصنيع مضافة مناسبة للمواد الهجينة المعدنية والسيرميت. يتيح لك ذلك إنشاء أو تعديل أشكال هندسية ثلاثية الأبعاد. باستخدام طريقة الإنتاج هذه، يمكن لليزر أيضًا إجراء إصلاحات أو طلاءات. لذلك، في صناعة الطيران، يتم استخدام التصنيع الإضافي لإصلاح شفرات التوربينات. في صناعة الأدوات والقوالب، يمكن إصلاح الحواف والأسطح الوظيفية المتشققة أو البالية أو حتى تسليحها جزئيًا. للحماية من التآكل والتآكل، يتم طلاء مواقع المحامل أو البكرات أو المكونات الهيدروليكية في قطاعات تكنولوجيا الطاقة أو البتروكيماويات. ويستخدم التصنيع الإضافي أيضًا في صناعة السيارات. تم تحسين عدد كبير من المكونات هنا. في الكسوة المعدنية بالليزر التقليدية، يقوم شعاع الليزر أولاً بتسخين قطعة العمل محليًا ثم يشكل بركة منصهرة. يتم بعد ذلك رش مسحوق المعدن الناعم مباشرة في حوض السباحة المنصهر من فوهة رأس المعالجة بالليزر. أثناء الكسوة المعدنية بالليزر عالي السرعة، يتم تسخين جزيئات المسحوق إلى درجة حرارة الانصهار تقريبًا فوق سطح الركيزة. ولذلك، مطلوب وقت أقل لإذابة جزيئات المسحوق. التأثير: تحسين سرعة العملية بشكل ملحوظ. نظرًا للتأثيرات الحرارية الأصغر، يمكن أيضًا طلاء المواد الحساسة جدًا للحرارة مثل سبائك الألومنيوم وسبائك الحديد الزهر بواسطة الكسوة المعدنية بالليزر عالي السرعة. تتيح عملية HS-LMD إنتاج سرعات سطحية عالية جدًا تصل إلى 1500 سم²/دقيقة على أسطح متناظرة دورانيًا. وفي الوقت نفسه، يتم تحقيق سرعات تغذية تصل إلى عدة مئات من الأمتار في الدقيقة. قم بإصلاح الأجزاء أو القوالب باهظة الثمن بسرعة وسهولة باستخدام الكسوة المعدنية بالليزر مسحوق الليزر. يمكن إصلاح الأضرار الكبيرة والصغيرة بسرعة وبشكل افتراضي دون ترك أي أثر. ويمكن أيضا تغيير التصميم. وهذا يوفر الوقت والطاقة والمواد. خاصة بالنسبة للمعادن باهظة الثمن مثل النيكل أو التيتانيوم، فهو أمر جدير بالاهتمام. أمثلة التطبيق النموذجية هي شفرات التوربينات، والمكابس المختلفة، والصمامات، والأعمدة أو القوالب.

المعالجة الحرارية بالليزر

يتم تركيب الآلاف من أجهزة الليزر الصغيرة (VCSELs) على شريحة واحدة. وقد تم تجهيز كل جهاز إرسال بـ 56 من هذه الرقائق، وتتكون الوحدة من عدة أجهزة إرسال. يمكن أن تحتوي منطقة الإشعاع المستطيلة على ملايين من أشعة الليزر الصغيرة ويمكنها إنتاج عدة كيلووات من طاقة الليزر تحت الحمراء. يقوم VCSEL بتوليد شعاع قريب من الأشعة تحت الحمراء بكثافة إشعاع تبلغ 100 وات/سم² عبر مقطع عرضي كبير ومستطيل الاتجاه. من حيث المبدأ، هذه التكنولوجيا مناسبة لجميع العمليات الصناعية التي تتطلب التحكم الدقيق للغاية في السطح ودرجة الحرارة. تعتبر وحدة المعالجة الحرارية بالليزر مناسبة بشكل خاص لتطبيقات التدفئة ذات المساحة الكبيرة التي تتطلب دقة ومرونة صارمة. بالمقارنة مع طرق التسخين التقليدية، فإن عملية التسخين الجديدة هذه تتمتع بمرونة ودقة أكبر وتوفير في التكلفة.

يمكن استخدام هذه التقنية لإغلاق صفائح البطارية من نوع الحقيبة لمنع رقائق الألومنيوم من التجعد، وبالتالي إطالة عمر البطارية. ويمكن استخدامه أيضًا في تطبيقات مثل تجفيف رقائق الألومنيوم للبطاريات، والألواح الشمسية المبللة للضوء، ومعالجة المناطق بدقة لتسخينها على مواد محددة مثل رقائق الفولاذ والسيليكون.

تلميع بالليزر

آلية تقنية التلميع بالليزر هي ذوبان السطح الضيق والذوبان الزائد للسطح، والذي يعتمد على إعادة صهر السطح وإعادة تصلب الطبقة المصهورة بالليزر. عندما يتم تشعيع سطح معدني بواسطة ليزر عالي الطاقة بما فيه الكفاية، فإن سطحه يخضع لدرجة معينة من إعادة الصهر وإعادة التوزيع وإجهاد الشد السطحي والجاذبية، مما يحقق سطحًا أملسًا قبل التصلب. يكون سمك الطبقة المنصهرة بالكامل أقل من الارتفاع من القاع إلى القمة، مما يسمح للمعدن المنصهر بأكمله بملء الأحواض القريبة. يتم تحقيق القوة الدافعة لهذا الحشو من خلال التأثير الشعري، في حين أن الطبقة المنصهرة الأكثر سمكًا ستعمل على تعزيز المعدن السائل. القوة الدافعة للتدفق إلى الخارج من مركز البركة المنصهرة هي التأثير الشعري الحراري أو تأثير ماركوني، الذي يعيد توزيعه.

التقشير بالليزر / تقوية الصدمات بالليزر

يعمل تقشير الصدمات بالليزر، والذي يُطلق عليه أيضًا تقشير الليزر، على تشعيع سطح الأجزاء المعدنية بكثافة طاقة عالية، وتركيز عالي، وليزر قصير النبض (φ=1053نانومتر)، ويتم إزالة المعدن السطحي (أو طبقة الامتصاص) على الفور. تم تشكيلها تحت تأثير الليزر عالي الكثافة. تنفجر البلازما، وتنتقل موجة صدمة الانفجار إلى داخل الجزء المعدني تحت قيود الطبقة المقيدة، مما يتسبب في إخضاع الحبوب السطحية لتشوه بلاستيكي ضاغط، والحصول على تأثيرات تقوية السطح مثل إجهاد الضغط المتبقي وصقل الحبوب في سطح أكثر سمكا من الجزء. بالمقارنة مع السفع بالخردق الميكانيكي التقليدي، فإنه يتمتع بالمزايا التالية:

1. اتجاهية قوية: يعمل الليزر على السطح المعدني بزاوية يمكن التحكم فيها، مع كفاءة تحويل طاقة عالية، في حين أن زاوية تأثير المقذوفات الميكانيكية عشوائية؛
2. القوة الكبيرة: الضغط اللحظي الناتج عن تفجير البلازما بالليزر يصل إلى عدة GPa؛ كثافة طاقة عالية: تصل كثافة الطاقة القصوى لصدمة الليزر إلى عدة عشرات من GW/cm2؛
3. سلامة السطح الجيدة: ليس لصدمة الليزر أي تأثير تقريبًا على السطح، بينما بعد التقطيع الميكانيكي، يتلف شكل السطح ويحدث تركيز الإجهاد. الحد الأقصى لقيمة إجهاد الضغط بعد تأثير الليزر أفضل، ويتم زيادة إجهاد الضغط المتبقي على السطح بحوالي 40% إلى 50%، كما يتم تحسين عمر الكلال ومقاومة درجات الحرارة العالية وتشكيل الانحناء والمؤشرات الأخرى ذات الصلة لقطعة العمل بشكل كبير. لقد تم استخدامه في معالجة أسطح الطائرات ومعالجة أسطح محركات الطائرات وغيرها من المجالات.