Лазерная упрочнение:повышение прочности и долговечности металла

Лазерная упрочнение — это процесс металлообработки, при котором импульсы лазера направляются на поверхность металлического объекта для улучшения его механических свойств. Это похоже на дробеструйную обработку, при которой для бомбардировки поверхности металлического предмета используются очень маленькие металлические или керамические шарики. Коррозионная стойкость, усталостная прочность, остаточные напряжения и износостойкость металлического изделия обычно могут быть улучшены с помощью лазерной закалки.

Перед обработкой деталь подготавливается к лазерной закалке путем нанесения двух накладок. Сначала наносится непрозрачная для лазера накладка, а затем прозрачная для лазера. Лазер направляется через прозрачную накладку, но не может пройти через непрозрачную накладку.

В этот момент энергия лазера испаряет слой этого слоя. Пар остается в ловушке между прозрачной накладкой и поверхностью компонента. Поскольку этот пар поглощает больше энергии лазера, он нагревается и быстро расширяется в небольшом пространстве, где он удерживается. Давление в этой области быстро возрастает, что приводит к распространению ударной волны в деталь. Ударная волна, а не тепло пара вызывает изменение свойств материала, поэтому процесс лазерной упрочнения является механическим, а не термическим.

Этот процесс аналогичен дробеструйной обработке, при которой используются небольшие керамические или металлические шарики, известные как дробь, для создания многочисленных перекрывающихся углублений на поверхности металлического компонента. Такие углубления образуют поверхностный слой, который обладает высокой устойчивостью к механическим повреждениям, таким как растрескивание, коррозия и усталость. Лазерная упрочнение дает аналогичные результаты, но заменяет повторяющиеся воздействия на металл дроби импульсами света от высокоэнергетического лазера.

Многие металлы и сплавы можно обрабатывать лазерной наклейкой. К ним относятся такие материалы, как стали и чугун, алюминиевые и титановые сплавы и многое другое. Улучшенные механические свойства таких материалов делают лазерную упрочнение желательным методом для применения при производстве дорогостоящих деталей или там, где сопротивление усталости имеет решающее значение.

Области применения, в которых могут использоваться детали, обработанные лазером, включают компоненты, критичные к усталости, в автомобилестроении или самолетостроении. Компоненты, которые сложно транспортировать и обслуживать, такие как большие лопасти ветряных турбин, также могут быть улучшены с помощью этого процесса, чтобы максимизировать срок службы. Имплантаты тазобедренного сустава, которые лучше заменять как можно реже из-за риска хирургического вмешательства, можно подвергнуть этой процедуре для продления срока службы.

Компоненты, обработанные лазером, также можно сделать тоньше и легче благодаря их улучшенным механическим характеристикам. Это позволяет экономить материальные затраты в процессе производства. Это также может сэкономить затраты за счет снижения энергопотребления при эксплуатации транспортных средств или другой техники.

Компания About Mechanics стремится предоставлять точную и достоверную информацию. Мы тщательно отбираем авторитетные источники и применяем строгий процесс проверки фактов для поддержания самых высоких стандартов. Чтобы узнать больше о нашем стремлении к точности, прочтите наш редакционный процесс.