오랫동안 레이저 기술은 용접, 절단, 마킹에 광범위하게 사용되는 것으로 알려져 왔으며, 최근 2년 동안 레이저 클리닝이 점차 대중화되면서 레이저 표면 처리의 개념이 점점 더 대중화되었습니다. 관심의 초점이 되어 사람들의 마음 속에 나타났습니다. 비접촉 방식의 레이저 가공, 높은 유연성, 고속, 무소음, 기판 손상이 없는 작은 열 영향부, 소모품 없음 및 환경 저탄소.
레이저 표면 처리실제로 레이저 연마, 레이저 클래딩, 레이저 담금질 등과 같은 레이저 청소 외에도 매우 많은 응용 범주가 있습니다. 이러한 방법은 재료 표면의 특정 물리화학적 특성을 변경하는 데 사용됩니다. 예를 들어 표면을 소수성 기능으로 처리하거나 레이저 펄스를 사용하여 직경이 약 10미크론, 깊이가 수 미크론에 불과한 작은 함몰부를 생성합니다. , 거칠기를 높이는 방법, 표면 접착력을 높이는 방법 등이 있습니다.
게다가레이저 청소, 다음과 같은 유형의 레이저 표면 처리를 알고 계십니까?
레이저 담금질
레이저 경화는 응력이 심하고 복잡한 부품을 가공하기 위한 솔루션 중 하나로, 캠샤프트 및 벤딩 공구와 같이 마모가 심한 부품에 더 높은 응력과 긴 수명을 제공합니다.
탄소 함유 가공물의 표피를 용융 온도보다 약간 낮은 온도(900 - 1400 도, 조사된 전력의 40%가 흡수됨)로 가열하여 금속 격자의 탄소 원자를 재배열하는 방식으로 작동합니다( 오스테나이트화), 레이저 빔은 공급 방향으로 표면을 꾸준히 가열하고 레이저 빔 주위의 재료는 레이저 빔이 움직일 때 너무 빨리 냉각되어 금속 격자가 원래 형태로 돌아갈 수 없게 됩니다. 이로 인해 마르텐사이트가 발생하고 경도가 크게 증가합니다.
레이저 경화에 의해 달성되는 탄소강 외층의 경화 깊이는 일반적으로 0.1-1.5mm이며 일부 재료에서는 2.5mm 이상이 될 수 있습니다. 기존 경화 방법에 비해 장점은 다음과 같습니다.
1. 목표 열 입력은 국부적인 영역으로 제한되어 가공 중에 부품 변형이 거의 발생하지 않습니다. 재작업 비용이 감소되거나 완전히 제거됩니다.
2. 복잡한 형상 및 정밀 부품에서도 경화가 가능하여 기존의 경화 방법으로는 경화할 수 없는 국부적으로 제한된 기능 표면을 정밀하게 경화할 수 있습니다.
왜곡 없이. 기존의 경화 공정에서는 더 높은 에너지 입력 및 담금질로 인해 왜곡이 발생하지만, 레이저 경화 중에는 레이저 기술 및 온도 제어로 인해 열 입력을 정밀하게 제어할 수 있습니다. 구성 요소는 사실상 깨끗한 상태로 유지됩니다.
부품의 경도 형상은 "즉시" 신속하게 변경될 수 있습니다. 이는 광학 장치/전체 시스템을 변환할 필요가 없음을 의미합니다.
L털이 많은
레이저 그로싱은 금속 재료의 표면 개질을 위한 공정 도구 중 하나입니다. 구조화 과정에서 레이저는 기술적 특성을 의도적으로 수정하고 새로운 기능을 개발하기 위해 층이나 기판에 규칙적으로 배열된 기하학적 구조를 만듭니다. 이 프로세스에는 일반적으로 재현 가능한 방식으로 표면에 규칙적으로 배열된 기하학적 구조를 생성하기 위해 레이저 방사선(일반적으로 레이저 광의 짧은 펄스)을 사용하는 작업이 포함됩니다. 레이저 빔은 제어된 방식으로 재료를 녹이고 적절한 공정 관리를 통해 정의된 구조로 응고됩니다.
예를 들어 소수성 표면 구조로 인해 물이 표면에서 흘러나올 수 있습니다. 초단 펄스 레이저로 표면에 서브미크론 구조를 생성하면 이러한 특성을 실현할 수 있으며, 생성되는 구조는 레이저 매개변수를 변경하여 정밀하게 제어할 수 있습니다. 친수성 표면과 같은 반대 효과도 실현될 수 있습니다.
자동차 패널을 도장하려면 박판 표면에 '마이크로 피트'를 균일하게 분포시켜 도료의 접착력을 높여야 하며, 초당 수천~수만 번의 펄스 레이저 빔이 롤 표면에 집속되어 입사된다. 롤에, 작은 용해성 풀을 형성하기 위해 롤 표면의 초점 지점에서 동시에 미세 용해성 풀 부는 측면에 지정된 요구 사항에 따라 용융된 물질의 용해성 풀을 형성합니다. 수영장까지 쌓아올릴 수 있어요! 원호 모양의 탭 형성 가장자리, 이러한 작은 탭과 마이크로 피트는 재료 표면의 거칠기를 향상시켜 페인트 접착력을 높일 뿐만 아니라 재료의 표면 경도를 향상시켜 서비스 수명을 연장할 수 있습니다.
일부 금속 재료의 마찰 특성이나 전기 및 열 전도성과 같은 특정 특성은 레이저 구조화에 의해 생성됩니다. 또한, 레이저 구조화는 공작물의 결합 강도와 서비스 수명을 증가시킵니다.
전통적인 방법에 비해 표면의 레이저 구조화는 환경 친화적이므로 추가 연마제나 화학 물질이 필요하지 않습니다. 반복 가능하고 정밀한 레이저는 미크론 단위까지 정확하고 복제가 매우 쉬운 제어된 구조를 가능하게 합니다. 유지 관리가 적고 레이저는 비접촉식이므로 빠르게 마모되는 기계 도구에 비해 전혀 마모되지 않습니다. 레이저 가공 부품에 용융물이나 기타 가공 잔여물이 남지 않아 후처리가 필요하지 않습니다.
레이저 눈부신 표면 마감
레이저 템퍼링은 일반적으로 레이저 컬러 마킹이라고도 알려진 레이저 눈부신 표면 처리에 사용됩니다. 이 공정의 원리는 레이저 가열 재료, 금속 국부 가열이 융점보다 약간 낮은 수준에서 적절한 공정 매개변수에 따라 게이트 구조가 변경된다는 것입니다. 공작물의 표면에 산화물 층이 형성됩니다. 이 필름 층은 광 조사, 입사광 간섭으로 인해 다양한 템퍼링 색상이 형성되고, 이 층의 다채로운 마킹 층에 의해 생성된 층의 표면, 관찰 각도를 변경할 필요 없이 다양한 색상으로 마킹 패턴이 변경됩니다.
이 색상은 약 최대 온도에서 안정적으로 유지됩니다. 200도. 더 높은 온도에서는 게이트가 원래 상태로 돌아가며 표시가 사라집니다. 표면 품질이 그대로 유지됩니다. 위조 방지 애플리케이션에서는 높은 수준의 보안과 추적성이 달성됩니다. 최근 의료 기술 분야에서 확고히 자리 잡은 초단 펄스 레이저를 사용한 새로운 블랙 마킹 외에도 제품 마킹에 이상적으로 적합하므로 UDI 지침에 따른 고유한 추적성이 가능합니다.
레이저 용해
금속 및 금속-세라믹 하이브리드 소재에 적합한 적층 가공 공정입니다. 이를 통해 3D 형상을 생성하거나 수정할 수 있습니다. 이 생산 방식을 사용하면 레이저를 수리나 코팅에도 사용할 수 있습니다. 따라서 항공우주 부문에서는 적층 가공을 사용하여 터빈 블레이드를 수리합니다.
도구 및 주형 제작 시 갈라지거나 마모된 가장자리와 기능적 표면을 수리하거나 부분적으로 장갑을 씌울 수도 있습니다. 마모와 부식을 방지하기 위해 베어링 위치, 롤러 또는 유압 구성품은 에너지 기술이나 석유화학으로 코팅됩니다. 적층 제조는 자동차 제조에도 사용됩니다. 여기에서는 수많은 구성 요소가 수정되었습니다.
기존의 레이저 금속 클래딩에서는 레이저 빔이 먼저 공작물을 국부적으로 가열한 다음 용융 풀을 형성합니다. 그런 다음 미세한 금속 분말이 레이저 가공 헤드의 노즐에서 용융 풀로 직접 분사됩니다. 고속 레이저 금속 용융 중에 분말 입자는 이미 기판 표면 위에서 거의 용융 온도까지 가열되었습니다. 결과적으로, 분말 입자를 녹이는 데 필요한 시간이 줄어듭니다.
효과: 프로세스 속도가 크게 향상됩니다. 열 효과가 적기 때문에 고속 레이저 금속 용융을 사용하면 알루미늄 합금 및 주철 합금과 같이 열에 매우 민감한 재료를 코팅할 수도 있습니다. HS-LMD 공정을 사용하면 회전 대칭 표면에서 최대 1500cm²/min의 높은 표면 속도를 달성할 수 있으며, 분당 최대 수백 미터의 이송 속도를 실현할 수 있습니다.
레이저 파우더 레이저 금속 클래딩을 사용하면 고가의 부품이나 금형을 빠르고 쉽게 수리할 수 있습니다. 크든 작든 손상이 거의 흔적 없이 신속하게 수리될 수 있습니다. 디자인 변경도 가능합니다. 이를 통해 시간, 에너지, 재료가 절약됩니다. 특히 니켈이나 티타늄과 같은 값비싼 금속의 경우에는 상당히 가치가 있습니다. 일반적인 응용 분야로는 터빈 블레이드, 다양한 피스톤, 밸브, 샤프트 또는 금형 등이 있습니다.
레이저 열처리
수천 개의 소형 레이저(VCSEL)가 단일 칩에 탑재됩니다. 각 이미터에는 56개의 칩이 장착되어 있으며 모듈은 여러 개의 이미터로 구성됩니다. 직사각형 방사 영역에는 수백만 개의 마이크로 레이저가 포함될 수 있으며 수 킬로와트의 적외선 레이저 전력을 출력할 수 있습니다.
VCSEL은 큰 방향성 직사각형 빔 단면을 통해 복사 강도가 100W/cm²인 근적외선 빔을 생성합니다. 원칙적으로 이 기술은 매우 정밀한 표면 및 온도 제어가 필요한 모든 산업 공정에 적합합니다.
레이저 열 처리 모듈은 정밀도와 유연성이 요구되는 넓은 면적의 가열 응용 분야에 특히 적합합니다. 기존 가열 방법과 비교하여 이 새로운 가열 공정은 더 높은 수준의 유연성, 정밀도 및 비용 절감을 제공합니다.
이 기술은 파우치형 셀을 밀봉하여 호일이 주름지는 것을 방지하여 셀의 수명을 연장하는 데 사용할 수 있습니다. 또한 셀 포일 건조, 태양광 패널의 광 함침, 강철 및 실리콘 웨이퍼와 같은 특정 재료에 대한 가열 영역의 정밀 처리와 같은 응용 분야에도 사용할 수 있습니다.
레이저 연마
메커니즘레이저 연마 기술표면의 재용해와 레이저 재용해 층의 재응고에 의존하는 표면 좁은 융합과 표면 대 융합입니다. 금속 표면에 충분히 높은 에너지의 레이저를 조사하면 표면은 어느 정도 재용해 및 재분배를 거쳐 응고되기 전의 표면 인장 응력과 중력에 의해 매끄러운 표면을 갖게 됩니다.
용융층의 전체 두께는 최저점에서 최고점까지의 높이보다 얇으므로 전체 용융 금속이 근처의 최저점을 채울 수 있습니다. 이러한 충전의 원동력은 모세관 효과이며, 더 두꺼운 용융층은 액체 금속을 유도합니다. 용융 풀의 중심에서 바깥쪽으로 흐르도록 하며, 재분배의 원동력은 열 모세관 효과 또는 마르코니 효과입니다.
경량 및 대형 망원경 광학 부품(특히 대형 및 복잡한 모양의 거울)용 소재인 탄화 규소 세라믹과 같은 응용 사례입니다. RB-SiC는 전형적인 고경도 복합상 소재로 가공이 어렵고 비효율적입니다. 표면을 정밀하게 연마하는 기술. Si 분말로 사전 코팅된 RB-SiC의 표면을 펨토초 레이저로 개질함으로써 단 4.5시간의 연마만으로 표면 거칠기 Sq 4.45 nm의 광학 표면을 얻을 수 있어 연마 효율성이 기존 제품에 비해 3배 이상 향상되었습니다. 직접 연삭 및 연마. 레이저 연마는 금형, 캠, 터빈 블레이드의 연마에도 널리 사용됩니다.
레이저 폭파
레이저 블래스팅이라고도 알려진 레이저 임팩트 피닝은 금속 부품의 표면, 금속 표면(또는 흡수층)에 고에너지 밀도, 고초점, 단펄스 레이저(λ{1}}nm)를 조사하는 것입니다. 플라즈마 폭발의 순간 형성에서 레이저 역할의 높은 출력 밀도, 전사 내부 금속 부품의 경계층에 대한 제약에서 충격파의 폭발로 인해 입자의 표면층이 표면에 압축 소성 변형을 생성합니다. 더 두꺼운 범위의 부품 층 잔류 압축 응력, 결정립 미세화 및 기타 표면 강화 효과를 얻습니다. 전통적인 기계식 쇼트 블라스팅과 비교하면 다음과 같은 장점이 있습니다.
1. 강한 방향성: 레이저는 제어된 각도로 금속 표면에 작용하며 에너지 변환 효율이 높지만 기계적 발사체 충격 각도는 무작위입니다.
2. 큰 힘: 최대 수 GPa의 순간 압력에 의해 생성되는 레이저 폭파 플라즈마 버스트; 출력 밀도: 레이저 충격의 피크 출력 밀도는 수십 GW/cm2에 이릅니다.
우수한 표면 무결성: 표면에 대한 레이저 충격은 스퍼터링 효과가 거의 없으며 기계적 쇼트 피닝 후 표면 형태가 손상되어 응력 집중이 발생합니다.
최대 압축 응력 값 이후 레이저 충격이 더 좋아지고, 표면 잔류 압축 응력이 약 40~50% 증가하고, 공작물의 피로 수명, 고온 및 굽힘 성형에 대한 저항성 및 기타 수치 관련 지표가 크게 향상되었습니다. . 현재 항공기 표면처리, 항공기 엔진 표면처리 등 분야에 적용되고 있다.
