ده کاربرد فناوری لیزر در درمان سطحی

ده کاربرد فناوری لیزر در درمان سطحی

درمان سطح لیزری فناوری است که از پرتو لیزر با چگالی بالا برای گرم کردن سطح مواد به صورت غیر تماسی استفاده می‌کند و اصلاح سطح آن را با استفاده از خنک‌سازی رسانا خود سطح ماده محقق می‌کند.بهبود خواص مکانیکی و فیزیکی سطح مواد و همچنین مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر خستگی قطعات مفید است.در سال‌های اخیر، فناوری‌های درمان سطح لیزری مانند تمیز کردن لیزر، خاموش کردن لیزر، آلیاژ لیزر، تقویت شوک لیزری و بازپخت لیزری، و همچنین روکش لیزری، چاپ سه بعدی لیزری، آبکاری لیزری و سایر فناوری‌های تولید افزودنی لیزر، چشم‌اندازهای کاربردی گسترده‌ای را ایجاد کرده‌اند. .

درمان سطح 1

1. تمیز کردن لیزر

تمیز کردن لیزری یک فناوری جدید تمیز کردن سطوح است که به سرعت در حال توسعه است که از پرتو لیزر پالس پر انرژی برای تابش سطح قطعه کار استفاده می کند، به طوری که خاک، ذرات یا پوشش روی سطح می توانند فورا تبخیر یا منبسط شوند و در نتیجه به فرآیند تمیز کردن دست می یابد. و تطهیرتمیز کردن لیزر به طور عمده به حذف زنگ زدگی، حذف روغن، حذف رنگ، حذف پوشش و سایر فرآیندها تقسیم می شود.این عمدتا برای تمیز کردن فلزات، تمیز کردن آثار فرهنگی، تمیز کردن معماری و غیره استفاده می شود. بر اساس عملکردهای جامع، پردازش دقیق و انعطاف پذیر، راندمان بالا و صرفه جویی در انرژی، حفاظت از محیط زیست سبز، بدون آسیب به بستر، هوشمندی، کیفیت تمیز کردن خوب، ایمنی، کاربرد گسترده و سایر ویژگی ها و مزایا، به طور فزاینده ای در زمینه های مختلف صنعتی محبوب شده است.

در مقایسه با روش های تمیز کردن سنتی مانند تمیز کردن اصطکاک مکانیکی، تمیز کردن خوردگی شیمیایی، تمیز کردن ضربه قوی جامد مایع، تمیز کردن اولتراسونیک با فرکانس بالا، تمیز کردن لیزر دارای مزایای آشکار است.

2. کوئنچ با لیزر

کوئنچ با لیزر از لیزر پرانرژی به عنوان منبع گرما استفاده می کند تا سطح فلز را به سرعت گرم و سرد کند.فرآیند کوئنچ برای به دست آوردن سختی بالا و ساختار مارتنزیت بسیار ریز، بهبود سختی و مقاومت در برابر سایش سطح فلز و ایجاد تنش فشاری بر روی سطح برای بهبود مقاومت در برابر خستگی، فوراً تکمیل می‌شود.مزایای اصلی این فرآیند شامل ناحیه تحت تاثیر حرارت کوچک، تغییر شکل کوچک، درجه اتوماسیون بالا، انعطاف پذیری خوب در خاموش کردن انتخابی، سختی بالای دانه های تصفیه شده و حفاظت از محیط زیست هوشمند است.به عنوان مثال، نقطه لیزر را می توان برای خاموش کردن هر موقعیت عرضی تنظیم کرد.ثانیا، سر لیزر و اتصال ربات چند محوره می توانند ناحیه تعیین شده از قطعات پیچیده را خاموش کنند.به عنوان مثال دیگر، کوئنچ با لیزر بسیار داغ و سریع است و تنش خاموشی و تغییر شکل کم است.تغییر شکل قطعه کار قبل و بعد از کوئنچ لیزری را می توان تقریبا نادیده گرفت، بنابراین به ویژه برای عملیات سطحی قطعات با نیاز به دقت بالا مناسب است.

در حال حاضر، کوئنچ لیزری با موفقیت در تقویت سطح قطعات آسیب پذیر در صنعت خودروسازی، صنعت قالب، ابزارآلات سخت افزاری و صنعت ماشین آلات، به ویژه در بهبود عمر مفید قطعات آسیب پذیر مانند چرخ دنده، سطوح شفت، راهنما، فک و قالب هاویژگی های کوئنچ لیزری به شرح زیر است:

(1) کوئنچ لیزری یک فرآیند گرمایش سریع و خنک کننده خود انگیخته است که نیازی به حفظ حرارت کوره و خاموش کردن مایع خنک کننده ندارد.این یک فرآیند عملیات حرارتی بدون آلودگی، سبز و سازگار با محیط است و می تواند به راحتی خاموش کردن یکنواخت را روی سطح قالب های بزرگ اجرا کند.

(2) از آنجایی که سرعت گرمایش لیزر سریع است، منطقه تحت تأثیر گرما کوچک است، و خاموش شدن گرمایش اسکن سطح، یعنی خاموش کردن گرمایش موضعی آنی، تغییر شکل قالب درمان شده بسیار کوچک است.

(3) با توجه به زاویه واگرایی کوچک پرتو لیزر، جهت دهی خوبی دارد و می تواند سطح قالب را از طریق سیستم هدایت نور به طور موضعی خاموش کند.

(4) عمق لایه سخت شده خاموش کردن سطح لیزر به طور کلی 0.3-1.5 میلی متر است.

3. آنیل لیزری

آنیل لیزری یک فرآیند عملیات حرارتی است که از لیزر برای گرم کردن سطح مواد استفاده می‌کند، مواد را برای مدت طولانی در معرض دمای بالا قرار می‌دهد و سپس به آرامی آن را خنک می‌کند.هدف اصلی این فرآیند آزادسازی تنش، افزایش شکل پذیری و چقرمگی مواد و تولید ریزساختار ویژه است.با توانایی تنظیم ساختار ماتریس، کاهش سختی، پالایش دانه ها و حذف تنش داخلی مشخص می شود.در سال های اخیر، فناوری آنیل لیزری نیز به یک فرآیند جدید در صنعت پردازش نیمه هادی تبدیل شده است که می تواند ادغام مدارهای مجتمع را تا حد زیادی بهبود بخشد.

4. تقویت شوک لیزری

فناوری تقویت شوک لیزری یک فناوری جدید و پیشرفته است که از موج شوک پلاسما تولید شده توسط پرتو لیزر قوی برای بهبود ضد خستگی، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر خوردگی مواد فلزی استفاده می کند.دارای مزایای برجسته بسیاری مانند عدم وجود منطقه تحت تأثیر گرما، راندمان انرژی بالا، نرخ کرنش فوق العاده بالا، قابلیت کنترل قوی و اثر تقویتی قابل توجه است.در عین حال، تقویت شوک لیزری دارای ویژگی های تنش فشاری باقیمانده عمیق تر، ریزساختار و یکپارچگی سطح بهتر، پایداری حرارتی بهتر و عمر طولانی تر است.در سالهای اخیر این فناوری به سرعت توسعه یافته و نقش بسزایی در صنایع هوافضا، دفاع ملی و نظامی و سایر زمینه ها دارد.علاوه بر این، پوشش عمدتا برای محافظت از قطعه کار در برابر سوختگی لیزر و افزایش جذب انرژی لیزر استفاده می شود.در حال حاضر، مواد پوششی رایج رنگ سیاه و فویل آلومینیومی هستند.

لایه برداری لیزری (LP) که با نام لیزر شوک پینینگ (LSP) نیز شناخته می شود، فرآیندی است که در زمینه مهندسی سطح استفاده می شود، یعنی استفاده از پرتوهای لیزری پالسی با توان بالا برای ایجاد تنش های پسماند در مواد به منظور بهبود مقاومت در برابر سایش. (مانند مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر خستگی) سطوح مواد، یا برای بهبود استحکام بخش های نازک مواد برای افزایش سختی سطح مواد.

بر خلاف بسیاری از کاربردهای پردازش مواد، LSP از توان لیزر برای عملیات حرارتی برای رسیدن به اثر مطلوب استفاده نمی کند، بلکه از ضربه پرتو برای پردازش مکانیکی استفاده می کند.پرتو لیزر پرقدرت برای ضربه زدن به سطح قطعه مورد نظر با پالس کوتاه با توان بالا استفاده می شود.

پرتو نور بر قطعه کار فلزی تأثیر می گذارد، قطعه کار را بلافاصله به حالت پلاسمایی نازک تبخیر می کند و فشار موج ضربه ای را به قطعه کار وارد می کند.گاهی اوقات یک لایه نازک از مواد روکش مات به قطعه کار اضافه می شود تا جایگزین تبخیر فلز شود.برای تحت فشار قرار دادن، سایر مواد روکش شفاف یا لایه های تداخل اینرسی برای جذب پلاسما (معمولاً آب) استفاده می شود.

پلاسما اثر موج ضربه ایجاد می کند، ریزساختار سطح قطعه کار را در نقطه ضربه تغییر شکل می دهد و سپس یک واکنش زنجیره ای از انبساط و فشرده سازی فلز ایجاد می کند.تنش فشاری عمیق ایجاد شده توسط این واکنش می تواند عمر قطعه را افزایش دهد.

5. آلیاژ لیزر

آلیاژ لیزری یک فناوری جدید اصلاح سطح است که می تواند برای تهیه پوشش های کامپوزیت سرمت تقویت شده آمورف نانوکریستالی بر روی سطح قطعات ساختاری با توجه به شرایط مختلف خدمات مواد هوانوردی و ویژگی های حرارت پرتو لیزر با چگالی بالا و نرخ تراکم استفاده شود. برای دستیابی به هدف اصلاح سطح مواد هوایی.در مقایسه با فناوری آلیاژ لیزری، فناوری روکش لیزری دارای ویژگی های نسبت رقت کم بستر به حوضچه مذاب، ناحیه تحت تاثیر حرارت کوچک، تغییر شکل حرارتی کوچک قطعه کار و نرخ ضایعات کوچک قطعه کار پس از درمان روکش لیزری است.روکش لیزری می تواند به طور قابل توجهی خواص سطحی مواد را بهبود بخشد و مواد فرسوده را تعمیر کند.دارای ویژگی های راندمان بالا، سرعت سریع، حفاظت از محیط زیست سبز و بدون آلودگی و عملکرد خوب قطعه کار پس از درمان است.

درمان سطح 26. روکش لیزری

فناوری روکش لیزری نیز یکی از فناوری های جدید اصلاح سطح است که جهت و سطح توسعه مهندسی سطح را نشان می دهد.فناوری روکش لیزری به دلیل مزایای آن در ترکیب بدون آلودگی و متالورژیکی بین پوشش و زیرلایه، به کانون تحقیقاتی در اصلاح سطح آلیاژهای تیتانیوم تبدیل شده است.پوشش سرامیکی روکش لیزری یا پوشش کامپوزیت تقویت شده با ذرات سرامیکی یک راه موثر برای بهبود مقاومت در برابر سایش سطح آلیاژ تیتانیوم است.با توجه به شرایط کاری واقعی، سیستم مواد مناسب را انتخاب کنید و فناوری روکش لیزری می تواند به بهترین نیازهای فرآیند دست یابد.فناوری روکش لیزری می تواند قطعات مختلف خراب مانند تیغه های موتور هواپیما را تعمیر کند.

تفاوت بین آلیاژ سطحی لیزر و روکش سطح لیزری در این است که آلیاژ سطحی لیزر عبارت است از مخلوط کردن کامل عناصر آلیاژی اضافه شده و لایه سطحی زیرلایه در حالت مایع برای تشکیل یک لایه آلیاژی.روکش سطحی لیزری به این صورت است که تمام لایه های پیش پوشش و ذوب میکرو سطح زیرلایه ذوب می شود، به طوری که لایه روکش و مواد بستر ترکیبی متالورژیکی را تشکیل می دهند و ترکیب لایه روکش را اساساً بدون تغییر نگه می دارند.آلیاژ لیزر و فناوری روکش لیزری عمدتاً برای بهبود مقاومت در برابر سایش سطح، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت درجه بندی آلیاژهای تیتانیوم استفاده می شود.

در حال حاضر فناوری روکش لیزری به طور گسترده در تعمیر و اصلاح سطوح فلزی استفاده شده است.با این حال، اگرچه روکش لیزری سنتی دارای مزایا و ویژگی های پردازش انعطاف پذیر، تعمیر شکل خاص، افزودنی تعریف شده توسط کاربر و غیره است، اما بازده کاری آن پایین است و هنوز نمی تواند نیازهای تولید و پردازش سریع در مقیاس بزرگ را برآورده کند. برخی از زمینه های تولیدبه منظور پاسخگویی به نیازهای تولید انبوه و بهبود کارایی روکش فلزی، فناوری روکش لیزری با سرعت بالا به وجود آمد.

فناوری روکش لیزری با سرعت بالا می تواند لایه روکش فشرده و بدون نقص را تحقق بخشد.کیفیت سطح لایه روکش فشرده، اتصال متالورژیکی با بستر، بدون عیب باز و سطح صاف است.آن را نه تنها می توان بر روی بدن گردان، بلکه بر روی سطح و سطح پیچیده نیز پردازش کرد.از طریق بهینه سازی فنی مداوم، این فناوری می تواند به طور گسترده در زغال سنگ، متالورژی، سکوهای دریایی، کاغذ سازی، لوازم عمرانی، خودرو، کشتی، نفت، صنایع هوافضا مورد استفاده قرار گیرد و تبدیل به یک فرآیند بازسازی سبز شود که می تواند جایگزین فناوری آبکاری سنتی شود.

7. حکاکی لیزری

حکاکی لیزری یک فرآیند پردازش لیزری است که از فناوری CNC برای پرتاب پرتو لیزر پرانرژی بر روی سطح ماده استفاده می‌کند و از اثر حرارتی تولید شده توسط لیزر برای تولید الگوهای واضح بر روی سطح مواد استفاده می‌کند.دناتوره شدن فیزیکی ذوب و تبدیل به گاز مواد پردازش تحت تابش حکاکی لیزری می تواند حکاکی لیزری را برای دستیابی به اهداف پردازشی قادر سازد.حکاکی لیزری استفاده از لیزر برای حکاکی کلمات بر روی یک شی است.کلمات حک شده توسط این فناوری فاقد شیار هستند، سطح جسم صاف و مسطح است و دست خط ساییده نخواهد شد.ویژگی ها و مزایای آن عبارتند از: ایمن و قابل اعتماد.دقیق و دقیق، دقت می تواند به 0.02 میلی متر برسد.صرفه جویی در حفاظت از محیط زیست و مواد در طول پردازش؛سرعت بالا، حکاکی با سرعت بالا با توجه به نقشه های خروجی؛هزینه کم، محدود به مقدار پردازش و غیره نیست.

درمان سطح 3

8. چاپ سه بعدی لیزری

این فرآیند از فناوری روکش لیزری استفاده می کند که از لیزر برای تابش جریان پودری که توسط نازل منتقل می شود برای ذوب مستقیم ماده ساده یا پودر آلیاژ استفاده می کند.پس از خروج پرتو لیزر، مایع آلیاژی به سرعت جامد می شود تا نمونه سازی سریع آلیاژ محقق شود.در حال حاضر، به طور گسترده ای در مدل سازی صنعتی، ساخت ماشین آلات، هوا فضا، نظامی، معماری، فیلم و تلویزیون، لوازم خانگی، صنعت سبک، پزشکی، باستان شناسی، فرهنگ و هنر، مجسمه سازی، جواهرات و سایر زمینه ها استفاده شده است.

درمان سطح 4

9. کاربردهای صنعتی معمول درمان سطح لیزری و بازسازی

در حال حاضر، فناوری‌ها، فرآیندها و تجهیزات تولید مواد افزودنی لیزری به طور گسترده در متالورژی، ماشین‌آلات معدن، قالب‌ها، نیروی نفتی، ابزارهای سخت‌افزاری، حمل‌ونقل ریلی، هوافضا، ماشین‌آلات و سایر صنایع استفاده می‌شود.

 

10. کاربرد تکنولوژی آبکاری لیزری

آبکاری لیزری یک فناوری جدید آبکاری با پرتو پرانرژی است که برای تولید و تعمیر دستگاه‌های میکروالکترونیک و مدارهای مجتمع در مقیاس بزرگ اهمیت زیادی دارد.در حال حاضر، اگرچه اصل آبکاری لیزری، فرسایش لیزری، رسوب لیزر پلاسما و جت لیزری هنوز در دست تحقیق است، فناوری‌های آنها به کار گرفته شده است.هنگامی که یک لیزر پیوسته یا لیزر پالسی به سطح کاتد در حمام آبکاری تابش می کند، نه تنها می توان میزان رسوب فلز را تا حد زیادی بهبود بخشید، بلکه می توان از رایانه برای کنترل مسیر پرتو لیزر برای به دست آوردن پوشش بدون محافظ استفاده کرد. هندسه پیچیده مورد انتظار

کاربرد آبکاری لیزری در عمل عمدتاً بر اساس دو ویژگی زیر است:

(1) سرعت در ناحیه تابش لیزر بسیار بالاتر از سرعت آبکاری در بدن است (حدود 103 برابر).

(2) توانایی کنترل لیزر قوی است، که می تواند باعث شود قسمت ضروری مواد مقدار مورد نیاز فلز را رسوب دهد.آبکاری معمولی روی کل زیرلایه الکترود انجام می شود و سرعت آبکاری پایین است، بنابراین ایجاد الگوهای پیچیده و ظریف دشوار است.آبکاری لیزری می تواند پرتو لیزر را به اندازه میکرومتر تنظیم کند و ردیابی بدون محافظ را در اندازه میکرومتر انجام دهد.برای طراحی مدار، تعمیر مدار و رسوب موضعی بر روی اجزای کانکتور میکروالکترونیک، این نوع نقشه برداری با سرعت بالا روز به روز کاربردی تر می شود.

در مقایسه با آبکاری معمولی، مزایای آن عبارتند از:

(1) سرعت رسوب گذاری سریع، مانند آبکاری طلای لیزری تا 1 میکرومولار بر ثانیه، آبکاری مسی لیزری تا 10 میکرومولار بر ثانیه، آبکاری با جت لیزری طلا تا 12 میکرومتر بر ثانیه، آبکاری با جت لیزری مس تا 50 μ m/s

(2) رسوب فلز فقط در ناحیه تابش لیزر رخ می دهد، و پوشش رسوب محلی را می توان بدون اقدامات محافظ به دست آورد، بنابراین فرآیند تولید را ساده می کند.

(3) چسبندگی پوشش تا حد زیادی بهبود یافته است.

(4) آسان برای تحقق کنترل خودکار.

(5) فلزات گرانبها را ذخیره کنید.

(6) صرفه جویی در سرمایه گذاری تجهیزات و زمان پردازش.

هنگامی که یک لیزر پیوسته یا لیزر ضربه ای به سطح کاتد در حمام آبکاری تابش می کند، نه تنها می توان میزان رسوب فلز را تا حد زیادی بهبود بخشید، بلکه رایانه می تواند مسیر حرکت پرتو لیزر را برای به دست آوردن پوشش بدون محافظ با مجموعه مورد انتظار کنترل کند. هندسه.فناوری جدید فعلی آبکاری با جت لیزری، فناوری آبکاری پیشرفته لیزری را با اسپری محلول آبکاری ترکیب می کند، به طوری که لیزر و محلول آبکاری می توانند به طور همزمان به سطح کاتد شلیک کنند و سرعت انتقال جرم بسیار سریعتر از سرعت انتقال جرم است. میکرو همزن ناشی از تابش لیزر، بنابراین به سرعت رسوب بسیار بالایی دست می یابد.

عملیات سطحی 5

توسعه و نوآوری در آینده

در آینده، جهت توسعه لیزر سطح و تجهیزات ساخت مواد افزودنی را می توان به شرح زیر خلاصه کرد:

· راندمان بالا - راندمان پردازش بالا، مطابق با ریتم تولید سریع صنعت مدرن.

· عملکرد بالا - تجهیزات دارای عملکردهای متنوع، عملکرد پایدار و مناسب برای شرایط کاری مختلف است.

· هوش بالا - سطح هوش به طور مداوم در حال بهبود است، با مداخله دستی کمتر.

· هزینه کم - هزینه تجهیزات قابل کنترل است و هزینه مواد مصرفی کاهش می یابد.

· سفارشی سازی - سفارشی سازی شخصی تجهیزات، خدمات پس از فروش دقیق،

· و ترکیب - ترکیب فناوری لیزر با فناوری پردازش سنتی.


زمان ارسال: سپتامبر 17-2022

  • قبلی:
  • بعد: