Прынцып, характарыстыкі і прымяненне тэхналогіі лазернага гашэння
Лазернае гартаванне — гэта перадавы працэс, у якім выкарыстоўваюцца высокаэнергетычныя лазерныя прамяні для награвання паверхняў матэрыялаў вышэй за кропкі фазавага пераходу. Па меры натуральнага астывання матэрыялу аўстэніт ператвараецца ў мартэнсіт, ствараючы на паверхні вырабу загартаваны пласт з выключнай цвёрдасцю і зносаўстойлівасцю. Гэтая тэхніка значна змяняе мікраструктуру і ўласцівасці паверхняў дэталяў без шкоды для агульных характарыстык асноўнага матэрыялу, дасягаючы лакалізаванага павышэння трываласці за кошт кантраляванай тэрмічнай апрацоўкі.
Характарыстыкі лазернага павярхоўнага гарэння ўключаюць:
Высокая шчыльнасць магутнасці: лазерная загартоўка паверхні выкарыстоўвае сфакусаваны лазерны прамень у якасці крыніцы цяпла для хуткага нагрэву паверхні апрацоўванай дэталі і ўтварэння аўстэніту.
Хуткі нагрэў і астуджэнне: працэс дазваляе дасягнуць хуткага нагрэву за лічаныя секунды (звычайна 0,01-0,001 секунды), эфектыўна мінімізуючы дэфармацыю дэталі. Гэты чысты і эфектыўны метад загартоўкі выключае неабходнасць выкарыстання вады або алею ў якасці астуджальных агентаў. У параўнанні з індукцыйнай загартоўкай, полымявай загартоўкай і цэментацыяй, лазерная загартоўка забяспечвае раўнамерна загартаваны пласт з павышанай цвёрдасцю (звычайна на 1-3 HRC вышэй, чым індукцыйная загартоўка).
Мінімальная дэфармацыя дэталі: хуткі працэс нагрэву і астуджэння мінімізуе дэфармацыю дэталі, што дазваляе дакладна кантраляваць глыбіню і траекторыю нагрэву. Гэта дазваляе аўтаматызаваць працэс без неабходнасці выкарыстання спецыяльных індукцыйных шпулек для розных памераў дэталяў, што неабходна пры індукцыйнай загартоўцы. Таксама ліквідуюцца абмежаванні памеру печы, звязаныя з хімічнай тэрмічнай апрацоўкай, такой як цэментацыя і загартоўка, для вялікіх кампанентаў. Такім чынам, лазерная загартоўка ўсё часцей замяняе традыцыйныя метады, такія як індукцыйная загартоўка і хімічная тэрмічная апрацоўка, у розных прамысловых галінах. Прыкметна, што лазерная загартоўка выклікае нязначную дэфармацыю матэрыялу да і пасля апрацоўкі. Для высокатэмпературных металічных дэталяў, дзе тэмпература загартоўкі блізкая да тэмпературы плаўлення, індукцыйная загартоўка паверхні часта пашкоджвае куты або няроўныя ўчасткі, што прыводзіць да браку. Лазерная загартоўка паверхні цалкам пазбягае гэтага абмежавання.
Такім чынам, ён асабліва падыходзіць для апрацоўкі паверхняў дэталяў з высокімі патрабаваннямі да дакладнасці. Апрацоўваную дэталь не трэба шліфаваць, і яе можна выкарыстоўваць у якасці апошняга этапу аздаблення.
Падыходзіць для складаных формаў: можа выкарыстоўвацца для кампанентаў складанай формы, такіх як глухія адтуліны, унутраныя адтуліны, невялікія пазы, дэталі з тонкімі сценамі і г.д. Высокая ўніверсальнасць: дзякуючы вялікай глыбіні факусоўкі лазера, няма строгіх абмежаванняў на памер, габарыты або паверхню дэталяў падчас загартоўкі. У адрозненне ад гэтага, існуючая загартоўка сярэдняй і высокай частаты патрабуе спецыяльных індукцыйных датчыкаў для розных дэталяў;
Глыбіня лазерна загартаваных слаёў звычайна вагаецца ў дыяпазоне 0,3-2,0 мм у залежнасці ад такіх фактараў, як склад матэрыялу, спецыфікацыі, характарыстыкі паверхні і асноўныя параметры апрацоўкі. Пры загартоўцы шыек валаў буйных трансмісійных перадач або кампанентаў валаў рухавікоў шурпатасць паверхні застаецца практычна нязменнай. Гэта выключае неабходнасць у пасляапрацоўцы для задавальнення канкрэтных эксплуатацыйных патрабаванняў.
Для лазернага гашэння выкарыстоўваюцца два метады сканавання: вузкапалоснае сканаванне з круглымі або прастакутнымі плямамі і шырокапалоснае сканаванне з выкарыстаннем лінейных плям. Шырыня загартаванай зоны пры вузкапалосным сканаванні дакладна адпавядае дыяметру плямы, звычайна ў межах 5 мм. Для прымянення загартоўкі вялікай плошчы патрабуецца паслядоўнае сканаванне, дзе перакрываючыяся зоны ствараюць палосы размякчэння загартоўкі. Шырыня гэтых палос залежыць ад характарыстык плямы, прычым аднастайныя прастакутныя плямы звычайна ствараюць меншыя палосы. Каб паменшыць неспрыяльныя наступствы палос размякчэння, выкарыстоўваецца тэхналогія шырокапалоснага сканавання. Гэты метад пераўтварае сфакусаваныя круглыя плямы ў лінейныя, значна пашыраючы шырыню сканавання.
Даследаванні, распрацоўкі і прымяненне тэхналогіі лазернай загартоўкі ў цяперашні час знаходзяцца на ўзыходзячай стадыі, хоць праблемы ў апрацоўцы дэталяў складанай формы захоўваюцца. Аднак, як перадавая інавацыя ў тэрмічнай апрацоўцы, лазерная загартоўка дазваляе дасягнуць тэхнічных мэтаў, якія традыцыйныя метады паверхневай загартоўкі з цяжкасцю дасягаюць. Варта адзначыць, што гэты працэс выключае неабходнасць у астуджальных асяроддзях падчас вытворчасці, што адпавядае прыхільнасці сусветнай прамысловасці да стандартаў "нізкаакісляльнай і экалагічна чыстай вытворчасці". Яна асабліва эфектыўная для паверхневай тэрмічнай апрацоўкі розных механічных кампанентаў, у тым ліку рэжучых краёў інструментаў, паверхняў ушчыльненняў клапанаў, невялікіх шасцярняў, мініяцюрных формаў, аўтамабільных дэталяў, зубчастых вянкоў, накіроўвалых станкоў, валаў рухавікоў і валаў рэдуктараў.