Ang prinsipyo, katangian at aplikasyon ng teknolohiya ng laser quenching

Ang laser quenching ay isang makabagong proseso na gumagamit ng mga high-energy laser beam upang painitin ang mga ibabaw ng materyal na lampas sa kanilang mga phase transition point. Habang natural na lumalamig ang materyal, ang austenite ay nagiging martensite, na lumilikha ng isang tumigas na layer na may pambihirang tigas at resistensya sa pagkasira sa ibabaw ng produkto. Ang pamamaraang ito ay makabuluhang nagbabago sa microstructure at mga katangian ng mga ibabaw ng workpiece nang hindi nakompromiso ang pangkalahatang pagganap ng base na materyal, na nakakamit ang lokalisadong pagpapahusay ng lakas sa pamamagitan ng kontroladong thermal processing.

Ang mga katangian ng laser surface quenching ay kinabibilangan ng:

Mataas na densidad ng kuryente: ang laser surface quenching ay gumagamit ng nakatutok na laser beam bilang pinagmumulan ng init upang mabilis na painitin ang ibabaw ng workpiece at bumuo ng austenite.

Mabilis na pag-init at paglamig: Nakakamit ng proseso ang mabilis na pag-init sa loob ng ilang segundo (karaniwan ay 0.01-0.001 segundo), na epektibong nagpapaliit sa deformasyon ng workpiece. Ang malinis at mahusay na paraan ng quenching na ito ay nag-aalis ng pangangailangan para sa tubig o langis bilang mga ahente ng pagpapalamig. Kung ikukumpara sa mga proseso ng induction hardening, flame hardening, at carburizing, ang laser quenching ay naghahatid ng pantay na pinatigas na layer na may superior na katigasan (karaniwan ay 1-3HRC na mas mataas kaysa sa induction quenching).

Minimal na Depormasyon ng Bahagi: Ang mabilis na proseso ng pag-init at paglamig ay nagpapaliit sa depormasyon ng workpiece, na nagbibigay-daan sa tumpak na kontrol sa lalim at trajectory ng pag-init. Nagbibigay-daan ito sa automation nang hindi nangangailangan ng custom na induction coils para sa iba't ibang laki ng bahagi, kung kinakailangan sa induction hardening. Inaalis din nito ang mga limitasyon sa laki ng furnace na nauugnay sa mga chemical heat treatment tulad ng carburizing at quenching para sa malalaking bahagi. Dahil dito, ang laser hardening ay lalong pinapalitan ang mga tradisyonal na pamamaraan tulad ng induction hardening at chemical heat treatment sa iba't ibang industriyal na aplikasyon. Kapansin-pansin, ang laser hardening ay nagdudulot ng bale-wala na depormasyon ng materyal bago at pagkatapos ng paggamot. Para sa mga bahagi ng metal na may mataas na temperatura kung saan ang temperatura ng quenching ay halos tumutugma sa mga melting point, ang induction-based surface hardening ay kadalasang nakakasira sa mga sulok o hindi regular na lugar, na humahantong sa scrap. Ang laser surface hardening ay ganap na umiiwas sa limitasyong ito.

Samakatuwid, ito ay partikular na angkop para sa paggamot sa ibabaw ng mga bahagi na may mataas na pangangailangan sa katumpakan. Ang ginamot na workpiece ay hindi kailangang gilingin at maaaring gamitin bilang huling proseso ng pagtatapos.

Angkop para sa mga kumplikadong hugis: Maaaring gamitin para sa mga bahaging may kumplikadong hugis tulad ng mga blind hole, panloob na butas, maliliit na uka, mga bahaging may manipis na dingding, atbp. Malakas na kakayahang umangkop: Dahil sa malaking lalim ng pagpo-focus ng laser, walang mahigpit na mga paghihigpit sa laki, dimensyon, o ibabaw ng mga bahagi habang nagpapalamig. Sa kabaligtaran, ang mga umiiral na medium-high frequency quenching ay nangangailangan ng mga custom-made na induction sensor para sa iba't ibang bahagi;

Ang lalim ng mga patong na pinatigas ng laser ay karaniwang nasa loob ng saklaw na 0.3-2.0Mm depende sa mga salik tulad ng komposisyon ng materyal, mga detalye, mga katangian ng ibabaw, at mga pangunahing parameter ng pagproseso. Kapag nagsasagawa ng mga paggamot sa quenching sa mga leeg ng shaft ng malalaking gear ng transmission o mga bahagi ng motor shaft, ang pagkamagaspang ng ibabaw ay nananatiling halos hindi nagbabago. Inaalis nito ang pangangailangan para sa post-processing machining upang matugunan ang mga partikular na kinakailangan sa pagpapatakbo.

Ang laser quenching ay gumagamit ng dalawang paraan ng pag-scan: narrow band scanning na may mga pabilog o parihabang batik, at wide band scanning gamit ang mga linear na batik. Ang lapad ng pinatigas na sona sa narrow band scanning ay halos tumutugma sa diameter ng batik, karaniwang nasa loob ng 5mm. Para sa mga aplikasyon ng pagpapatigas sa malalaking lugar, kinakailangan ang mga sequential scan kung saan ang mga magkakapatong na sona ay lumilikha ng mga tempered softening band. Ang lapad ng mga batik na ito ay nakadepende sa mga katangian ng batik, kung saan ang mga pare-parehong parihabang batik ay karaniwang lumilikha ng mas maliliit na batik. Upang mabawasan ang masamang epekto ng mga softening band, ginagamit ang teknolohiya ng wide band scanning. Binabago ng pamamaraang ito ang mga nakapokus na pabilog na batik tungo sa mga linear na batik, na lubos na nagpapalawak sa lapad ng pag-scan.

Ang pananaliksik, pagpapaunlad, at aplikasyon ng teknolohiya ng laser quenching ay kasalukuyang nasa isang paakyat na yugto, bagama't nagpapatuloy ang mga hamon sa pagproseso ng mga workpiece na may masalimuot na hugis. Gayunpaman, bilang isang makabagong inobasyon sa paggamot ng init, ang laser quenching ay nagbibigay-daan sa pagkamit ng mga teknikal na layunin na nahihirapang makamit ng mga tradisyonal na pamamaraan ng surface quenching. Kapansin-pansin, inaalis ng prosesong ito ang pangangailangan para sa cooling media sa panahon ng produksyon, na naaayon sa pangako ng pandaigdigang industriya sa mga pamantayan ng "low-oxidation at eco-friendly manufacturing". Napatunayan itong partikular na epektibo para sa paggamot ng init sa ibabaw ng iba't ibang mekanikal na bahagi, kabilang ang mga gilid ng cutting tool, mga ibabaw ng valve sealing, maliliit na gear, miniature mold, mga piyesa ng sasakyan, mga gear ring, mga gabay sa machine tool, mga motor shaft, at mga reducer shaft.