Лазер упрочнение — это процесс металлообработки, при котором импульсы лазера направляются на поверхность металлического объекта для улучшения его механических свойств. Это похоже на дробеструйную обработку, при которой используются очень маленькие металлические или керамические шарики для бомбардировки поверхности металлического предмета. коррозионную стойкость, усталостную прочность, остаточные напряжения и износостойкость металлического изделия, как правило, можно улучшить с помощью лазера. наклеп.
Перед обработкой деталь подготавливают к лазерной обработке путем нанесения двух накладок. Сначала наносится покрытие, непрозрачное для лазера, а затем накладывается покрытие, прозрачное для лазера. Лазер направляется через прозрачную накладку, но не может пройти через непрозрачную накладку.
В этот момент энергия лазера испаряет слой этого покрытия. Пар остается в ловушке между прозрачной накладкой и поверхностью компонента. Поскольку этот пар поглощает больше энергии лазера, он нагревается и быстро расширяется в небольшом пространстве, где он задерживается. Давление в этой области быстро растет, что вызывает распространение ударной волны в компонент. Ударная волна, а не тепло пара, вызывает изменения свойств материала, поэтому процесс лазерной упрочнения является механическим, а не термическим.
Этот процесс похож на дробеструйную обработку, при которой используются маленькие керамические или металлические шарики, известные как дробь, для создания многочисленных перекрывающихся углублений на поверхности металлического компонента. Такие углубления образуют поверхностный слой, обладающий высокой устойчивостью к видам механических повреждений, таким как растрескивание, коррозия и усталость. Лазерное упрочнение дает аналогичные результаты, но заменяет повторяющиеся удары по металлу дроби импульсами света от высокоэнергетического лазера.
Многие металлы и сплавы можно обрабатывать лазерной наплавкой. К ним относятся такие материалы, как сталь и чугун, алюминий и титановые сплавы и многое другое. Улучшенные механические свойства таких материалов делают лазерную упрочнение желательным методом для применения в производстве дорогостоящих деталей или там, где критически важна усталостная прочность.
Области применения, в которых могут использоваться детали, подвергнутые лазерной обработке, включают в себя компоненты, критически важные для усталости, в автомобилестроении или авиастроении. Компоненты, которые трудно транспортировать и обслуживать, такие как большие лопасти ветряных турбин, также могут быть улучшены с помощью этого процесса для увеличения срока службы. Тазобедренные имплантаты, которые лучше заменять как можно реже из-за риска хирургического вмешательства, могут быть подвергнуты этому процессу для продления срока службы.
Компоненты, обработанные лазером, также можно сделать тоньше и легче благодаря их улучшенным механическим характеристикам. Это экономит материальные затраты в процессе производства. Это также может сэкономить затраты из-за более низких требований к энергии при эксплуатации транспортных средств или другого оборудования.