I . Prehľad procesu laserového tepelného spracovania
Laserové tepelné ošetrenie je pokročilá technológia modifikácie povrchu, ktorá využíva laserový lúč s vysokou energiou na rýchle zahriatie a ochladenie povrchu materiálov .
Základným princípom je zahrievanie povrchu materiálu nad teplotou austenitského fázového prechodu vo veľmi krátkom čase laserovým lúčom (hustota energie až do 10, 000 na 1 milión wattov na štvorcový centimeter) a potom sa spoliehajú na teplotu tepelného vedenia na rýchle vedenie tepelného materiálu, čím sa výrazne zlepšuje povrchová odolnosť a unavená odolnosť Odpor .
Táto technológia má charakteristiky vysokej presnosti, nízkej deformácie, ochrany životného prostredia a úspory energie a široko sa používa pri výrobe automobilov, mechanickom spracovaní a iných poliach .
Po druhé, výhody laserového tepelného spracovania
1. Vysoká účinnosť a úspory energie:
Rýchlosť laserového vykurovania je mimoriadne pôsobivá, až 100, 000 až 1 milión stupňov Celzia za sekundu a rýchlosť chladenia je rovnako pôsobivá, až 100, 000 stupne Celzia za sekundu . Tento ultra-rýchla zahrievanie a chladiaca sadzba môže výrazne znížiť cykly spracovania a skvelou produkciou {{
Zároveň, pokiaľ ide o spotrebu energie, laserové tepelné ošetrenie je iba 1/3 až 1/5 tradičného tepelného ošetrenia ., napríklad pri skutočnej výrobe veľkého výrobného podniku, po prijatí technológie laserového tepelného úpravy, je čas spracovania rovnakého počtu výrobkov skrátený o približne 40%{
2. vysoká presnosť a flexibilita:
Priemer bodového lúča laserového lúča má vynikajúcu nastaviteľnosť a dá sa presne upraviť na úroveň mikrónov . Táto funkcia je mimoriadne vhodná na lokálne zosilnenie zložitej geometrie .
Napríklad drážky plesní, povrchy zubov prevodových stupňov atď. . berúc do výrobného priemyslu automobilu ako príklad, pre vnútorné presné časti motora, ako sú ventily, piesty atď.
Vo výrobe plesní, pre formy s komplexným tvarom a vysokými presnými požiadavkami, môže laserové tepelné ošetrenie posilniť miestne časti náchylné na opotrebenie bez toho, aby ovplyvnili celkovú štruktúru, a predĺžiť služobnú životnosť plesne .
3. ochrana životného prostredia a žiadne znečistenie:
Laserové tepelné spracovanie nepotrebuje v pracovnom procese vodu, olej a iné chladiace médiá, aby sa účinne znížilo výtok z odpadovej kvapaliny .
Táto vlastnosť je v plnej miere s požiadavkami zelenej výroby a pomáha znižovať nepriaznivý vplyv na prostredie . v porovnaní s environmentálnym znečistením a odpadom z zdrojov spôsobených veľkým využívaním chladiacich médií v tradičných metódach tepelného spracovania, laserové tepelné ošetrenie je nepochybne ekologickejšou a udržateľnejšou voľbou .
4. Vynikajúci povrchový výkon:
Po laserovom tepelnom spracovaní sa tvrdosť kalenej vrstvy môže zvýšiť o 5 až 20%, odolnosť proti opotrebeniu sa zvyšuje o 3 až 5 -krát a životnosť sa predĺži o viac ako 3 -krát . To znamená, že ošetrené časti môžu vydržať vyššie zaťaženie a tvrdšie pracovné podmienky v praktických aplikáciách .
V banských strojoch je výrazne vylepšený odolnosť voči ťažobným častiam po laserovom tepelnom spracovaní, čo výrazne znižuje náklady na údržbu a výmenu zariadenia a zlepšuje efektívnosť výroby . v oblasti letectva, poskytuje služobná životnosť kľúčových častí po laserovom tepelnom spracovaní {}.
3. Príklady priemyselnej aplikácie
1. posilnenie valca valca valca/valca
Laserové ochladenie vnútornej steny valca sa vykonáva špirálovitým skenovaním a hrúbka tvrdenej vrstvy dosiahne 0 {{}}} ~ 0,4 mm a zvýšená tvrdosť povrchu sa zvyšuje z HRC20 na viac ako HRC 60. {3} {} {3} {} 000 km je červená z 0,054 mm. Kilomety na prepracovanie sa predlžuje zo 60, 000 km na 200, 000 km.
parametre procesu:
-LASER Sila: 1,5 kW ~ 2,5 kW (kontinuálny laser vlákien)
-Canning Rýchlosť: 10 mm/s ~ 30 mm/s
-Spot priemer: 2 mm ~ 4 mm (obdĺžnikové miesto na optimalizáciu distribúcie energie)
-Hĺbka vrstvy: 0,2 mm ~ 0,4 mm (riadené nastavením napájania a rýchlosti)
-Cooling Mode: Služba (spoliehanie sa na vedenie tepla matrice)
Napríklad blok motora bol podrobený laserovému tepelnému spracovaniu laserovým výkonom 2 . 0 kW a rýchlosťou skenovania 15 mm/s.
Po tomto procese ošetrenia sa povrchová tvrdosť výrazne zlepšila, skákanie z pôvodného HRC20 na podstatnú HRC 62. Zároveň sa odporúča opotrebovania bloku motora výrazne vylepšila a zvýšila sa šesťkrát šesťkrát v porovnaní s . Zlepšenie výkonu a vylepšeného účinku na zvýšenie účinnosti v oblasti {{{ a stabilita .
2. povrchové ošetrenie automobilových foriem
parametre procesu:
-LASER Výkon: 800 W ~ 1,5 kW (pulzný laser pre presnú špičkovú hranu)
-Pulzná frekvencia: 20 Hz ~ 50 Hz (kontrolný teplota tepla)
-Miera pripojenia: 30% ~ 50% (na zabezpečenie jednotnosti)
-Hrúbka vrstvy: 0,1 mm ~ 0,3 mm
Čepeľ z pečiatky dverí bola ošetrená laserom 1 . 2 kW a 40% prekrývajúcej sa rýchlosti. Prostredníctvom tohto ošetrenia tvrdosť čepele dosiahla vysokú úroveň HRC58 až HRC 62.
Z tohto dôvodu sa životnosť servisnej formy výrazne rozšírila a zvyšuje sa z pôvodnej kapacity iba 100, 000 cykly na 350, {{}} {. Toto pozoruhodné zlepšenie nielen znižuje frekvenciu výmeny foriem, ale tiež znižuje náklady na výrobu {{5} Odvetvia, ako je automobilová výroba, kde presnosť a trvanlivosť komponentov sú mimoriadne kritické, aplikácia tejto technológie nepochybne prináša pre spoločnosti významné konkurenčné výhody a ekonomické výhody .
3. diely prenosového systému
Laserové zváranie a ochladenie kompozitného procesu pohonnej nápravy obal:
-Parametre pretrvávania: 4 kW laserový výkon, rýchlosť zvárania 1,2 m/min, ochrana Argonu
-Parametre siete: 1,8 kW laserové napájanie, rýchlosť skenovania 20 mm/s
-Vúhadlo: Hĺbka zvaru 12,5 mm, tvrdosť ochladzovania zóny HRC55, celková deformácia<0.1 mm.
V procese manipulácie s ubytovaním pohonnej nápravy v komponentoch prenosového systému sa prijal kompozitný proces laserového zvárania a ochladzovania {{{}} pre parametre zvárania, použil sa laserový výkon 4 kW, ktorý sa použil na rýchlosť zvárania pri 1 {{}} 2 m/min a argónový plyn sa použil na ochranu {}}}}}}}}}}}}}} Stabilita a vysoká kvalita procesu zvárania . Napríklad v skutočnej prevádzke, stabilná laserová sila a vhodná rýchlosť zvárania vedú k rovnomernému a silnému zvaru, zatiaľ čo ochranný účinok argónového plynu účinne zabraňuje oxidácii zvaru pri vysokých teplotách, čím sa zaisťuje kvalita výkonu a vzhľadu zvarov.
4. zosilnenie prevodových stupňov a hriadeľa
Parametre laserového ochladzovania povrchu zubov prevodového stupňa:
-Laser Power: 1,2 kW ~ 2,0 kW
-Canning Rýchlosť: 8 mm/s ~ 15 mm/s (nízka rýchlosť pri koreni zubu, vysoká rýchlosť v hornej časti ovládacieho prvku adaptačnej zubov)
-Spot tvar: podlhovasté miesto (4 mm x 0,5 mm, zodpovedajúce zakrivenie povrchu zubov)
-Hĺbka vrstvy: 1,0 mm ~ 2,0 mm
Vo výrobnom procese ťažkých strojov bol prevodový stupeň kľúčových komponentov (s modulom 12) spracovaný špecifickým laserovým procesom ., konkrétne sa použil výkon 1 . 8 kW a spracovanie sa uskutočňovalo rýchlosťou skenovania 10 mm/s.
Po tomto ošetrení sa tvrdosť povrchu zubov výrazne zlepšila a dosiahla celý rad HRC60 až HRC 63. Toto vylepšenie tvrdosti priamo vedie k výrazným zlepšeniam výkonnosti, najmä významnému zvýšeniu únavovej životnosti {{}} originálnej úmacej životnosti prevodu bolo iba 50,000}}}}}}}}, ale po tom, čo sa zvýšilo, z toho, čo bolo zvýšené, z toho. 50, 000 cykly na 200, 000 cykly .
5. Výroba precíznych nástrojov
Laserové zhášanie okraja nástroja na rezanie tvrdého rezu:
parametre procesu:
-LASER Power: 300 W ~ 600 W (krátky impulzný laser, aby ste predišli prehriatiu)
-Pulzná šírka: 0,5 ms ~ 2 ms
-Frekvencia opakovania: 100 Hz ~ 200 Hz
-Hĺbka vrstvy: 50 μm ~ 150 μm
V konkrétnej časti priemyselnej výroby sa okraj frézovacej rezačky podstúpil špeciálnym ošetrením s 500 W pulzným laserom .
Predtým, tvrdosť okraja mletia, bola HRA 88. Po podstúpení tohto pokročilého procesu liečby, tvrdosť okraja sa výrazne zlepšila na HRA 92., vylepšila tvrdosť v tvrdosti, ktorá bola mimoriadne výrazná životnosť, ale najskôr kratšia, ale no, ale no, ale no, ale najrôznejším nárastom životnosti {2} {2}, pôvodne, pretrhnutá životnosť. S 500 W pulzným laserom sa rezanie životnosti predĺžilo trikrát trikrát .
V dielni mechanického spracovania môže táto ošetrená frézovacia rezačka vydržať vyššie rezné sily a dlhšiu nepretržitú prevádzku pri obrábaní kovových častí . pri výrobe komponentov pre letecký priestor, kde presnosť a požiadavky na materiály sú extrémne vysoké, táto tvrdá a predĺžená strihová životnosť môže presnejšie a účinnejšie komplexne komplexovať komplexné spracovanie TASKS, poskytujúc silnú podporu pre vysokú podporu pre vysokú podporu pre vysokú podporu pre vysoko Produkty . Nielenže znižuje časové a pracovné náklady spojené s častými výmenami mlyna, ale tiež zvyšuje efektívnosť výroby a stabilitu kvality produktu, čím prináša pozitívny vplyv na vývoj súvisiacich odvetví .
4. Optimalizácia parametrov a body návrhu procesu
1. riadenie hustoty energie:
V procese laserového tepelného spracovania je presná kontrola hustoty energie kritickým krokom . vzorec na výpočet hustoty energie E je e=p / (v * d), kde P predstavuje výkon, V označuje rýchlosť skenovania a D je bodový priemer
Rôzne materiály majú svoje vlastné špecifické prahové hodnoty fázového prechodu . ako príklad oceľ, jej prahový prah fázového prechodu sa zvyčajne pohybuje od 150 j/cm² do 300 j/cm² ., čo znamená, že ak je hustota energie laserom, ktorá nie je spôsobená, je to s nedostatočným tepelným ošetrením. transformácia, čo vedie k zlým výsledkom liečby; Ak je hustota energie príliš vysoká, mohla by spôsobiť nadmernú abláciu alebo iné nepriaznivé účinky na materiál .
2. Nastavenie rýchlosti chladenia:
Primeraná regulácia rýchlosti chladenia má kľúčový význam na zabezpečenie kvality laserového tepelného spracovania a vyhýbaní sa generovaniu defektov . zručnou úpravou dráhy pohybu svetla, ako je napríklad používanie skenovania kruhu, režim distribúcie tepla a prenos je možné efektívne zmeniť, aby sa realizovala riadenie rýchlosti chladenia.
Okrem toho môže aplikácia externých pomocných metód chladenia, ako je napríklad komprimovaný vzduch, tiež zohrávať významnú úlohu . Komprimovaný vzduch môže rýchlo odstrániť teplo z oblasti spracovania a urýchliť proces chladenia ., upravenie rýchlosti chladenia však vyžaduje precízne riadenie; Môže to byť príliš rýchle alebo príliš pomalé, ktoré môžu spôsobiť problémy . Ak je rýchlosť chladenia príliš rýchla, mohlo by to viesť k nadmernému tepelnému napätiu v materiáli, čo by mohlo spôsobiť trhliny; Ak je rýchlosť chladenia príliš pomalá, mohlo by to včas zabrániť nepriaznivým fázovým transformáciám .
3. odporúčanie inteligentných parametrov:
Vo vlne digitalizácie a inteligencie v dnešnej ére sa oblasť laserového tepelného spracovania tiež uvádza v inteligentných zmenách . na základe pokročilých modelov strojového učenia, ako je napríklad neurónová sieť BP, môže poskytnúť silnú podporu pre predikciu parametrov procesu .
Tieto modely strojového učenia sa prostredníctvom štúdie a analýzy rozsiahlych experimentálnych údajov a prípadov výroby v reálnom svete môžu vytvoriť komplexné modely vzťahov medzi vstupnými parametrami (ako je zloženie materiálu, cieľová tvrdosť atď. referenčná hodnota pre skutočnú výrobu .
V . budúci trend vývoja
1. Intelligence and Automation:
Pri vývoji pokročilých výrobných technológií sa inteligencia a automatizácia stali kľúčovými trendmi . Pole laserového tepelného spracovania nie je výnimkou . prostredníctvom šikovnej kombinácie strojového videnia a technológie AI, pozoruhodné prielomy sa dosiahli .
Technológia strojového videnia je ako dvojica horlivých očí, schopných zachytiť rôzne jemné zmeny v procese laserového spracovania v reálnom čase a s presnosťou {. AI, na druhej strane pôsobí ako inteligentný mozog, ktorý je schopný rýchlo a presne analyzovať a spracovať informácie, ktoré si {{}}} {
Napríklad počas procesu ochladzovania môže systém monitorovať hĺbku ochladenej vrstvy v reálnom čase . Táto funkcia je ako inštalácia presného meracieho prístroja v rovnakom čase, čo zabezpečuje, aby hĺbka zhasnutej vrstvy vždy spĺňa požiadavky na konštrukciu .. Sieť . To umožňuje včasnú detekciu a úpravu oblastí s nerovnými teplotami, čím sa zabezpečí konzistentnosť a stabilita kvality produktu .
2. Technológia kompozitného spracovania:
Technológia kompozitného spracovania preukázala silnú inovatívnu silu v oblasti laserového tepelného spracovania . kombináciou laserového ochladenia s opláštením, čistením a inými procesmi, tvorí multifunkčnú výrobnú linku, ktorá výrazne zlepšuje účinnosť spracovania {.
Laserové ochladenie môže významne zlepšiť tvrdosť povrchu a odpor opotrebovania častí, zatiaľ čo opláštenie môže pridať vrstvu materiálu so špeciálnymi vlastnosťami do povrchu častí, zvýšiť ich odolnosť proti korózii a vysoko teplotný odpor . môže odstrániť nečistoty a znečisťujúce látky na povrchu častí, čím sa vytvorí dobré podmienky pre postupné postupy spracovania .}}}..
Keď sa tieto procesy kombinujú, tvoria účinný pracovný režim spolupráce ., napríklad na výrobnej linke, časť sa môže najprv vyčistiť, aby sa odstránilo povrchové nečistoty a oxidačné vrstvy, potom podstúpili laserové zh kalenenie, aby sa zvýšila povrchová tvrdosť, po ktorej nasledovalo kladie a presúvala sa medzi nimi, a to skóre, a to skóre, a to s výnimkou, a to, že sa skracuje, prenosom, medzi nimi, a to, že došlo k jeho poddaniu špeciálnymi vlastnosťami.. Výrobný cyklus, zvyšuje účinnosť výroby a znižuje výrobné náklady .
3. Nové adaptácie materiálu:
Vďaka rýchlemu nárastu nového priemyslu energetických vozidiel sa dopyt po ľahkých materiáloch každým dňom zvyšuje ., aby sa uspokojilo tento dopyt, laserové tepelné ošetrenie aktívne vykonáva výskumné a vývojové práce pre bežne používané materiály ľahkej váhy v nových energetických vozidlách, ako je napríklad hliník, ako napríklad hliník, {}}}}} a 2
Hliníková zliatina má dobrú silu a ľahké vlastnosti, ale stále existuje priestor na zlepšenie v niektorých aspektoch výkonnosti . prostredníctvom špeciálne navrhnutého procesu laserového tepelného spracovania, jeho kryštalická štruktúra je možné optimalizovať, jej sila a tvrdosť sa môže vylepšiť, aby sa mohla lepšie prispôsobiť komplexnému pracovnému prostrediu nových energetických vozidiel.
Kompozity z uhlíkových vlákien majú vynikajúci pomer pevnosti k hmotnosti, ale existujú výzvy v súvislosti a povrchovej úpravy . Špecializované procesy laserového tepelného spracovania môžu zlepšiť ich povrchový výkon a zvýšiť silu spojenia s inými komponentmi, čím sa zlepší spoľahlivosť a bezpečnosť celej štruktúry vozidla.
Tieto špeciálne procesy laserového tepelného spracovania pre vývoj nových materiálov poskytujú silnú technickú podporu pre rozvoj nových energetických vozidiel a propagujú automobilový priemysel k ľahšiemu, vysoko výkonnému a udržateľnému smeru .
VI . Záver
Laser heat treatment technology, with its high efficiency, precision, and environmental friendliness, has become a core process in the automotive and mechanical manufacturing industries. From enhancing the wear resistance of engine blocks to extending the lifespan of gears, numerous application examples vividly demonstrate the profound impact of technological innovation on manufacturing. In the future, as intelligence and composite processing advance, Laserové tepelné ošetrenie nepochybne ďalej riadi aktualizáciu a transformáciu výroby pokročilých zariadení .
