8. Aplikácie v priemysle foriem
Formy sú jednou z najúspešnejších oblastí použitia laserového kalenia. Mnoho tovární používa túto technológiu na zlepšenie životnosti formy.
Raziace formy po laserovom kalení vykazujú výrazne zlepšenú odolnosť proti opotrebovaniu na rezných hranách. Napríklad razidlá pre panely karosérie automobilov si mohli vyžadovať prepracovanie po 80 000 razeniach, ale po ochladení laserom môžu prekročiť 300 000 razení. Je to preto, že povrchová tvrdosť reznej hrany sa zvyšuje z 50. HRC na viac ako 60 HRC a rozloženie tvrdosti je veľmi rovnomerné.
Jadrá a dutiny plastových foriem môžu byť tiež kalené laserom. Najmä v prípade dielov so štíhlymi výstupkami alebo hlbokými drážkami spôsobí tradičné tepelné spracovanie ľahko skreslenie, ale tento problém dokáže dobre vyriešiť kalenie laserom. Po ochladení sa môže zlepšiť aj drsnosť povrchu, čo je výhodné pri demontáži plastových dielov.
Formy na tlakové odlievanie-pracujú v drsných podmienkach a odolávajú zaťaženiu-vysokoteplotným roztaveným kovom. Laserové kalenie môže na povrchu vytvoriť tepelne -odolnú a opotrebeniu- odolnú vytvrdenú vrstvu, čím sa výrazne zlepší odolnosť formy voči tepelnej únave. Niektoré továrne uvádzajú, že životnosť formy sa môže po ošetrení predĺžiť 2-3 krát.
9. Aplikácie na mechanické komponenty
Rôzne prevodové komponenty môžu byť zosilnené pomocou laserového kalenia.
Ozubené kolesá sú typické aplikačné objekty. U tradične nauhličených a kalených ozubených kolies potrebuje ošetrenie celý zub, čo spôsobuje značné skreslenie a vyžaduje následné brúsenie ozubenia. Laserové kalenie môže ošetriť iba namáhané oblasti, ako je bok a koreň zuba, zatiaľ čo ostatné oblasti si zachovávajú dobrú húževnatosť. To spĺňa požiadavky na používanie a zároveň znižuje skreslenie a náklady na obrábanie.
Komponenty hriadeľov, ako sú kľukové hriadele a vačkové hriadele, môžu byť ochladené laserom na trecích plochách, ako sú čapy a vačky. Po ošetrení sa zlepšuje odolnosť povrchu proti opotrebeniu. Navyše v dôsledku malého skreslenia môžu byť prídavky na dokončenie minimálne, čo šetrí materiál a čas obrábania.
Vodiace koľajnice, klzné bloky a ďalšie klzné trecie komponenty sú tiež-vhodné na kalenie laserom. Na pracovnej ploche je možné vytvoriť mriežkované alebo pruhované kalené pásy, ktoré zaisťujú odolnosť proti opotrebovaniu a zároveň zachovávajú kapacitu akumulácie oleja pre lepšie mazanie.
10. Aplikácie v oblasti letectva
Letecké komponenty majú extrémne vysoké požiadavky na hmotnosť a spoľahlivosť, preto je tu laserové kalenie veľmi užitočné.
Lopatky motora môžu byť lokálne zosilnené v miestach spojenia, ako je čap a kryt. Tradičné metódy sa snažia ošetriť iba tieto oblasti, čo dáva laserovému kaleniu výraznú výhodu. Po ošetrení sa zlepšuje odolnosť proti opotrebovaniu a odolnosť proti opotrebeniu trením týchto oblastí.
Komponenty podvozku pracujú v drsných podmienkach a odolávajú veľkým nárazovým zaťaženiam. Laserové kalenie môže vytvoriť vrstvu tlakového napätia v kritických oblastiach, čím sa zlepší životnosť. Navyše dokáže spracovať iba oblasti koncentrácie napätia bez ovplyvnenia celkovej húževnatosti.
Rôzne konektory a upevňovacie prvky môžu tiež prejsť laserovým kalením. Napríklad oblasť závitu skrutiek; po ošetrení sa zlepší odolnosť proti opotrebeniu a -odolnosť voči zadretiu.
11. Kľúčové body kontroly kvality
Na zabezpečenie kvality laserového kalenia je potrebné kontrolovať niekoľko aspektov.
Kontrola tvrdosti je najzákladnejšia. Tvrdomer sa používa na meranie tvrdosti vytvrdenej vrstvy nielen na povrchu, ale aj v rôznych hĺbkach, aby sa zistilo rozloženie vytvrdenej vrstvy. Vo všeobecnosti by sa malo merať viacero bodov na každej časti, aby sa skontrolovala jednotnosť.
Hĺbka vytvrdenej vrstvy je tiež veľmi dôležitá. Príliš plytké znamená slabú odolnosť proti opotrebovaniu; príliš hlboké môže ovplyvniť vlastnosti základného materiálu. Mala by sa merať pomocou metalografických metód: rezanie dielu, leštenie a leptanie na pozorovanie mikroštruktúry a meranie hrúbky bielej vrstvy.
Vizuálna kontrola by sa nemala zanedbávať. Skontrolujte, či na povrchu nie sú chyby, ako sú popáleniny alebo praskliny. Normálny laserom-kalený povrch by mal mať jednotnú tmavú alebo farebnú oxidačnú farbu. Ak sú tam biele alebo modré oblasti, teplota mohla byť príliš vysoká.
Meranie deformácie je obzvlášť dôležité pre presné diely. Kľúčové rozmery by sa mali skontrolovať pred a po kalení pomocou súradnicového meracieho stroja alebo iných meracích nástrojov. Deformácia laserového kalenia je zvyčajne veľmi malá, ale stále si vyžaduje monitorovanie.
12. Bežné problémy a protiopatrenia
Pri praktických aplikáciách sa môžu vyskytnúť určité problémy; tu je niekoľko bežných.
Najčastejším problémom je nerovnomerná tvrdosť. Medzi možné príčiny patrí: nestabilný výkon lasera, nerovnomerná rýchlosť skenovania, nekonzistentná predúprava povrchu atď. Riešenia zahŕňajú kontrolu stavu zariadenia, zabezpečenie stabilných parametrov a vykonanie dobrej predúpravy povrchu.
Problémy s praskaním sa častejšie vyskytujú na materiáloch s vysokou vytvrditeľnosťou. Ak je zahrievanie alebo ochladzovanie príliš rýchle, ľahko sa vytvárajú trhliny. Tomu sa dá predísť predhrievaním, ovládaním rýchlosti skenovania, optimalizáciou tvaru bodu atď.
Príliš plytká vytvrdnutá vrstva môže byť spôsobená nedostatočným výkonom alebo príliš vysokou rýchlosťou. Procesné parametre je potrebné upraviť alebo zlepšiť predúpravu povrchu, aby sa zvýšila absorpcia.
Pri ošetrovaní veľkých plôch môže dôjsť k zmäkčeniu v prekrývajúcich sa zónach. Prekrývajúca sa oblasť sa zahreje dvakrát, čo môže spôsobiť zmäkčenie popúšťaním. Dá sa to zlepšiť optimalizáciou dráhy skenovania, riadením množstva prekrytia alebo použitím širokých-bodov lúča.
13. Analýza nákladov-prínosov
Investície do zariadenia na kalenie laserom sú relatívne veľké, pohybujú sa od niekoľkých stoviek tisíc až po viac ako milión RMB na stroj. Prevádzkové náklady však nie sú vysoké, pozostávajú najmä z nákladov na elektrickú energiu a pomocný materiál.
Pokiaľ ide o komplexné náklady, kalenie laserom má mnoho výhod. Šetrí materiál, pretože malé skreslenie umožňuje menšie prídavky na obrábanie; šetrí energiu iba zahrievaním tenkej povrchovej vrstvy, pričom spotrebuje oveľa menej energie ako hromadné tepelné spracovanie; šetrí čas, pretože mnohé diely možno použiť priamo po kalení, čím sa eliminujú následné procesy, ako je vyrovnávanie a čistenie.
Ešte dôležitejšie je, že zlepšuje životnosť produktu, znižuje frekvenciu opráv a výmeny. V prípade spotrebných dielov, akými sú formy a rezné nástroje, sú výhody niekoľkonásobne dlhšej životnosti značné. Mnoho používateľov uvádza, že hoci je zariadenie drahšie, investícia sa môže vrátiť do šiestich mesiacov až jedného roka.
14. Trendy vývoja technológií
Technológia laserového kalenia sa stále vyvíja; za zmienku stojí niekoľko trendov.
Inteligencia výbavy je jasný trend. Moderné zariadenia čoraz viac využívajú inteligentné riadiace systémy, ktoré dokážu automaticky rozpoznať diely, vyvolať parametre procesu a monitorovať kvalitu procesu. Niektorí môžu dokonca sledovať proces kalenia v reálnom-čase prostredníctvom kamier a automaticky upravovať parametre.
Rozvíja sa aj procesná hybridizácia. Laserové kalenie sa kombinuje s inými technológiami, aby sa využili ich príslušné výhody. Napríklad vykonanie laserového kalenia najprv na zvýšenie tvrdosti, potom laserového leštenia na zlepšenie kvality povrchu; alebo kombinácia laserového kalenia s laserovým plátovaním na spevnenie povrchu a opravu opotrebovania.
Rozšírenie aplikačných polí je nevyhnutné. Pôvodne sa používal hlavne na formy a rezné nástroje, v súčasnosti sa čoraz častejšie používa na bežných mechanických súčiastkach. S rastúcimi požiadavkami na životnosť produktov sa bude aplikácia tejto technológie čoraz viac rozširovať.
Zeleným a ekologickým vlastnostiam sa venuje väčšia pozornosť. Laserové kalenie nepoužíva olejové alebo soľné kúpele a nemá žiadne emisie znečistenia, čo je v súlade s požiadavkami zelenej výroby. Aj preto sa môže presadzovať v odvetviach s prísnymi environmentálnymi predpismi.
15. Prevádzkové bezpečnostné opatrenia
Laser je lúč vysokej{0}}energie; pri prevádzke je potrebné klásť dôraz na bezpečnosť.
Ochrana očí je najdôležitejšia. Priame alebo odrazené laserové svetlo môže spôsobiť trvalé poškodenie zraku. Počas prevádzky sa musia nosiť špeciálne laserové bezpečnostné okuliare a pracovné priestory musia mať výstražné značky.
Netreba zanedbávať ani ochranu pokožky. Zasiahnutie pokožky laserom môže spôsobiť popáleniny. Počas prevádzky noste pracovný odev, aby ste predišli priamemu kontaktu s pokožkou.
Požiarna bezpečnosť si vyžaduje pozornosť. Laserové iskry môžu zapáliť horľaviny. Udržujte pracovný priestor čistý, bez olejových škvŕn, papiera a iných horľavín a vybavte ho hasiacim zariadením.
Treba oceniť elektrickú bezpečnosť. Laserové zariadenia pracujú pri vysokom napätí; pravidelne kontrolujte vedenie a zabezpečte spoľahlivé uzemnenie. Neprofesionálovia by sa nemali pokúšať o opravy.
Malo by sa zvážiť odsávanie výparov a vetranie. Počas hasenia vzniká dym; výfukové zariadenie by ho malo okamžite odstrániť, aby sa udržal čistý vzduch.
16. Zhrnutie
Laserové kalenie je praktická technológia spevnenia povrchu. Presným riadením príkonu energie vytvára na povrchu dielu tvrdú a opotrebeniu-odolnú vytvrdenú vrstvu. Táto technológia má mnoho výhod: malé skreslenie, vysokú tvrdosť, dobrú selektivitu a jednoduchosť automatizácie.
Po rokoch vývoja sa technológia laserového kalenia stala relatívne vyspelou a úspešne sa používa v oblastiach, ako sú formy, mechanické komponenty a letecký priemysel. Keďže náklady na zariadenia klesajú a procesy sa zlepšujú, rozsah jeho aplikácií sa bude ďalej rozširovať.
Pre výrobné podniky môže prijatie technológie laserového kalenia zlepšiť kvalitu produktu, predĺžiť životnosť produktu a znížiť výrobné náklady. Hoci počiatočná investícia je veľká, dlhodobé-ekonomické výhody sú zrejmé. Najmä v súčasnom kontexte transformácie a modernizácie výroby budú takéto technológie{3}}na zvyšovanie kvality a efektívnosti čoraz obľúbenejšie.
V budúcnosti, s pokrokom v laserovej technológii a pokrokom inteligentnej výroby, sa bude kalenie laserom vyvíjať smerom k väčšej inteligencii, presnosti a šetrnosti k životnému prostrediu, čo bude poskytovať silnú podporu pre-kvalitný rozvoj výrobného priemyslu.
