Tecnologia de tratamento de superfície a laser

Extinção a Laser

A têmpera a laser é uma das soluções para o processamento de componentes complexos de alto estresse. Ele pode fazer com que componentes com alto desgaste, como árvores de comando e ferramentas de dobra, suportem maior tensão e prolonguem sua vida útil.

Seu princípio é reorganizar os átomos de carbono na estrutura metálica (austenita) e, em seguida, o feixe de laser aquece continuamente a superfície ao longo da direção de alimentação. À medida que o feixe de laser se move, o material circundante esfria rapidamente e a estrutura metálica não consegue retornar à sua forma original, produzindo assim martensita, o que aumenta significativamente a dureza. A profundidade de endurecimento da camada externa do aço carbono obtida pelo endurecimento a laser é geralmente de 0,1-1,5 mm e pode ser de 2,5 mm ou mais em alguns materiais.

Comparado com os métodos tradicionais de têmpera, suas vantagens são:
1. A entrada de calor direcionada é limitada a áreas locais, de modo que quase não há deformação dos componentes durante o processamento. Os custos de retrabalho são reduzidos ou até mesmo eliminados totalmente;
2. Também pode ser endurecido em superfícies geométricas complexas e peças de precisão, e pode obter um endurecimento preciso de superfícies funcionais localmente limitadas que não podem ser temperadas por métodos tradicionais de têmpera;
3. Sem distorção. Nos processos de endurecimento convencionais, ocorrem deformações devido ao maior consumo de energia e têmpera, mas nos processos de endurecimento a laser o aporte de calor pode ser controlado com precisão graças à tecnologia laser e ao controle de temperatura. Os componentes permanecem quase na sua condição original;
4. A geometria de dureza da peça pode ser alterada rapidamente "on the fly". Isso significa que não há necessidade de converter a óptica/sistema inteiro.

Texturização a Laser

A texturização a laser é um dos métodos de processo para modificação de superfície de materiais metálicos. Durante o processo de estruturação, o laser cria formas geométricas dispostas regularmente em camadas ou substratos para modificar especificamente propriedades técnicas e desenvolver novas funcionalidades. O processo envolve o uso de radiação laser, geralmente lasers de pulso curto, para produzir formas geométricas dispostas regularmente em uma superfície de maneira repetível. O feixe de laser derrete o material de maneira controlada e solidifica em uma estrutura definida com gerenciamento de processo adequado.

Tratamento de superfície colorido a laser

O revenido a laser é comumente usado no tratamento de superfícies coloridas a laser, também conhecido como marcação de cores a laser. O princípio do processo é que quando o laser aquece o material, o metal é aquecido localmente até um ponto ligeiramente inferior ao seu ponto de fusão. Sob parâmetros de processo apropriados, a estrutura da porta mudará neste momento; uma camada de óxido se formará na superfície da peça e esse filme ficará exposto à luz. Sob irradiação, a interferência da luz incidente faz com que várias cores de têmpera apareçam neste momento. A camada de marcação fantasma gerada na superfície muda com diferentes ângulos de visão, e os padrões de marcação também mudam para várias cores diferentes. cor.

Essas cores são estáveis ​​em temperatura até aproximadamente 200 graus. Em temperaturas mais altas, o portão retorna ao seu estado original – a marcação desaparece. A qualidade da superfície permanecerá intacta. Possui alto grau de segurança e rastreabilidade em aplicações antifalsificação. Ele é utilizado na tecnologia médica há muito tempo e, além da nova marcação preta com lasers de pulso ultracurto, também é ideal para marcação de produtos e, portanto, rastreabilidade exclusiva de acordo com as diretivas UDI.

Revestimento a Laser

É um processo de fabricação aditiva adequado para materiais híbridos de metal e cermet. Isso permite criar ou modificar formas geométricas 3D. Utilizando este método de produção, o laser também pode realizar reparos ou revestimentos. Portanto, na indústria aeroespacial, a fabricação aditiva é utilizada para reparar pás de turbinas. Na fabricação de ferramentas e moldes, bordas e superfícies funcionais rachadas ou desgastadas podem ser reparadas ou até mesmo parcialmente blindadas. Para proteger contra desgaste e corrosão, os locais dos rolamentos, rolos ou componentes hidráulicos são revestidos nos setores de tecnologia energética ou petroquímico. E a manufatura aditiva também é usada na fabricação de automóveis. Um grande número de componentes foi melhorado aqui. No revestimento metálico a laser convencional, o feixe de laser primeiro aquece localmente a peça de trabalho e depois forma uma poça de fusão. Pó de metal fino é então pulverizado diretamente na poça fundida a partir do bico do cabeçote de processamento a laser. Durante o revestimento metálico a laser de alta velocidade, as partículas de pó são aquecidas quase até a temperatura de fusão, logo acima da superfície do substrato. Portanto, é necessário menos tempo para derreter as partículas de pó. Efeito: Melhora significativamente a velocidade do processo. Devido aos menores efeitos térmicos, materiais muito sensíveis ao calor, como ligas de alumínio e ligas de ferro fundido, também podem ser revestidos por revestimento metálico a laser de alta velocidade. O processo HS-LMD permite a produção de velocidades superficiais muito altas de até 1.500 cm²/min em superfícies rotacionalmente simétricas. Ao mesmo tempo, são alcançadas velocidades de alimentação de até várias centenas de metros por minuto. Repare peças ou moldes caros de forma rápida e fácil com revestimento de metal a laser em pó. Danos grandes e pequenos podem ser reparados de forma rápida e virtualmente sem deixar rastros. O design também pode ser alterado. Isso economiza tempo, energia e materiais. Especialmente para metais caros como níquel ou titânio, vale muito a pena. Exemplos típicos de aplicação são pás de turbinas, vários pistões, válvulas, eixos ou moldes.

Tratamento térmico a laser

Milhares de minúsculos lasers (VCSELs) são montados em um único chip. Cada transmissor é equipado com 56 desses chips e um módulo consiste em vários transmissores. Uma zona de radiação retangular pode conter milhões de minúsculos lasers e produzir vários quilowatts de potência do laser infravermelho. O VCSEL gera um feixe de infravermelho próximo com uma intensidade de radiação de 100 W/cm² através de uma grande seção transversal de feixe retangular direcional. Em princípio, esta tecnologia é adequada para todos os processos industriais que requerem um controle extremamente preciso da superfície e da temperatura. O módulo de tratamento térmico a laser é particularmente adequado para aplicações de aquecimento de grandes áreas que exigem precisão e flexibilidade rigorosas. Comparado com os métodos de aquecimento tradicionais, este novo processo de aquecimento apresenta maior flexibilidade, precisão e economia de custos.

Esta tecnologia pode ser usada para vedar folhas de bateria tipo bolsa para evitar que a folha de alumínio enrugue, prolongando assim a vida útil da bateria. Ele também pode ser usado em aplicações como secagem de folhas de alumínio para baterias, painéis solares que umedecem a luz e processamento preciso de áreas a serem aquecidas em materiais específicos, como aço e pastilhas de silício.

Polimento a Laser

O mecanismo da tecnologia de polimento a laser é a fusão estreita da superfície e a sobrefusão da superfície, que depende da refusão da superfície e da re-solidificação da camada refundida a laser. Quando uma superfície metálica é irradiada por um laser de energia suficientemente alta, sua superfície sofre um certo grau de refusão, redistribuição e tensão de tração superficial e gravidade, alcançando uma superfície lisa antes da solidificação. Toda a espessura da camada fundida é menor que a altura da calha à crista, permitindo que todo o metal fundido preencha as calhas próximas. A força motriz para esse enchimento é obtida através do efeito capilar, enquanto uma camada derretida mais espessa promoverá o metal líquido. A força motriz para o fluxo para fora do centro da poça fundida é o efeito termocapilar ou Marconi, que o redistribui.

Peening a Laser / Reforço por Choque a Laser

O peening por choque a laser, também chamado de peening a laser, irradia a superfície de peças metálicas com laser de alta densidade de energia, alto foco e pulso curto (λ=1053nm), e o metal da superfície (ou camada de absorção) é instantaneamente formado sob a ação do laser de alta densidade de potência. O plasma explode e a onda de choque da explosão é transmitida para o interior da peça metálica sob as restrições da camada de restrição, fazendo com que os grãos da superfície sofram deformação plástica compressiva e obtendo efeitos de fortalecimento da superfície, como tensão de compressão residual e refinamento de grãos no superfície mais espessa da peça. Comparado com o jateamento mecânico tradicional, tem as seguintes vantagens:

1. Forte direcionalidade: o laser atua na superfície do metal em um ângulo controlável, com alta eficiência de conversão de energia, enquanto o ângulo de impacto dos projéteis mecânicos é aleatório;
2. Grande força: a pressão instantânea gerada pelo jateamento de plasma com laser shot peening é tão alta quanto vários GPa; alta densidade de potência: a densidade de potência máxima do choque a laser atinge várias dezenas de GW/cm2;
3. Boa integridade da superfície: O choque do laser quase não tem efeito de pulverização catódica na superfície, enquanto após o shot peening mecânico, a morfologia da superfície é danificada e ocorre concentração de tensão. O valor máximo da tensão de compressão após o impacto do laser é melhor, a tensão de compressão residual da superfície é aumentada em cerca de 40% a 50% e a vida à fadiga, resistência a altas temperaturas, formação de flexão e outros indicadores relacionados da peça de trabalho são significativamente melhorados. Tem sido usado no tratamento de superfície de aeronaves, tratamento de superfície de motores aeronáuticos e outros campos.