8. Aplikace v průmyslu forem
Formy jsou jednou z nejúspěšnějších oblastí použití pro laserové kalení. Mnoho továren používá tuto technologii ke zlepšení životnosti forem.
Lisovací formy po kalení laserem vykazují výrazně zlepšenou odolnost proti opotřebení na břitech. Například lisovací nástroje pro panely karoserie automobilů mohly vyžadovat přepracování po 80 000 výliscích, ale po kalení laserem mohou přesáhnout 300 000 výlisků. Je to proto, že povrchová tvrdost řezné hrany se zvyšuje z 50s HRC na více než 60 HRC a rozložení tvrdosti je velmi rovnoměrné.
Jádra a dutiny plastových forem mohou být také kaleny laserem. Zejména u dílů se štíhlými výstupky nebo hlubokými drážkami způsobí tradiční tepelné zpracování snadno zkreslení, ale tento problém dokáže dobře vyřešit kalení laserem. Po kalení se může také zlepšit drsnost povrchu, což je výhodné pro demontáž plastových dílů.
Formy pro tlakové lití-fungují v drsných podmínkách a odolávají prachu- roztaveného kovu při vysoké teplotě. Laserové kalení může na povrchu vytvořit tepelně -odolnou a otěruvzdornou- tvrzenou vrstvu, která výrazně zlepšuje odolnost formy vůči tepelné únavě. Některé továrny uvádějí, že životnost formy může být po ošetření prodloužena 2-3krát.
9. Aplikace na mechanické součásti
Pomocí laserového kalení lze zesílit různé součásti převodovky.
Gears jsou typické aplikační objekty. U tradičně nauhličených a kalených ozubených kol vyžaduje ošetření celý zub, což způsobuje značné zkreslení a vyžaduje následné broušení ozubených kol. Laserové kalení může ošetřit pouze namáhané oblasti, jako je bok a kořen zubu, zatímco ostatní oblasti si zachovávají dobrou houževnatost. To splňuje požadavky na použití a zároveň snižuje zkreslení a náklady na obrábění.
Hřídelové součásti, jako jsou klikové hřídele a vačkové hřídele, mohou podstoupit laserové kalení na třecích plochách, jako jsou čepy a vačky. Po ošetření se zlepšuje odolnost povrchu proti opotřebení. Navíc díky malému zkreslení mohou být přídavky na dokončení minimální, což šetří materiál a čas obrábění.
Vodicí lišty, kluzné bloky a další kluzné třecí součásti jsou také vhodné-pro laserové kalení. Na pracovní ploše mohou být vytvořeny mřížkované nebo pruhované tvrzené pásy, které zajišťují odolnost proti opotřebení a zároveň zachovávají kapacitu akumulace oleje pro lepší mazání.
10. Aplikace v oblasti letectví
Komponenty pro letectví a kosmonautiku mají extrémně vysoké požadavky na hmotnost a spolehlivost, proto je zde laserové kalení velmi užitečné.
Lopatky motoru mohou být lokálně zesíleny na spojovacích místech, jako je čep a kryt. Tradiční metody mají problém ošetřit pouze tyto oblasti, což dává laserovému kalení výraznou výhodu. Po ošetření se zlepší odolnost proti opotřebení a odolnost proti opotřebení třením těchto oblastí.
Součásti podvozku pracují v drsných podmínkách a odolávají velkým nárazovým zatížením. Laserové kalení může vytvořit vrstvu tlakového napětí v kritických oblastech, čímž se prodlouží únavová životnost. Navíc může ošetřit pouze oblasti koncentrace napětí, aniž by to ovlivnilo celkovou houževnatost.
Různé konektory a spojovací prvky mohou také projít laserovým kalením. Například oblast závitu šroubů; po ošetření se zlepší odolnost proti opotřebení a -zadírání.
11. Klíčové body kontroly kvality
Pro zajištění kvality laserového kalení je třeba kontrolovat několik aspektů.
Kontrola tvrdosti je nejzákladnější. Tvrdoměr se používá k měření tvrdosti vytvrzené vrstvy, a to nejen na povrchu, ale také v různých hloubkách, aby bylo vidět rozložení vytvrzené vrstvy. Obecně by se mělo měřit více bodů na každé části, aby se zkontrolovala jednotnost.
Hloubka vytvrzené vrstvy je také velmi důležitá. Příliš mělké znamená špatnou odolnost proti opotřebení; příliš hluboké může ovlivnit vlastnosti základního materiálu. Mělo by se měřit pomocí metalografických metod: řezání součásti, leštění a leptání pro pozorování mikrostruktury a měření tloušťky bílé vrstvy.
Vizuální kontrola by se neměla zanedbávat. Zkontrolujte povrch, zda nemá vady, jako jsou popáleniny nebo praskliny. Normální laserem-kalený povrch by měl mít jednotnou tmavou nebo barevnou oxidační barvu. Pokud jsou zde bílé nebo modré oblasti, mohla být teplota příliš vysoká.
Měření deformace je zvláště důležité pro přesné díly. Klíčové rozměry by měly být zkontrolovány před a po kalení pomocí souřadnicového měřicího stroje nebo jiných měřicích nástrojů. Deformace zhášení laserem je obvykle velmi malá, ale přesto vyžaduje sledování.
12. Běžné problémy a protiopatření
V praktických aplikacích se mohou vyskytnout některé problémy; zde je několik běžných.
Nejčastějším problémem je nerovnoměrná tvrdost. Mezi možné příčiny patří: nestabilní výkon laseru, nerovnoměrná rychlost skenování, nekonzistentní předúprava povrchu atd. Řešení zahrnují kontrolu stavu zařízení, zajištění stabilních parametrů a provedení dobré předúpravy povrchu.
Problémy s praskáním se častěji vyskytují u materiálů s vysokou prokalitelností. Pokud je ohřev nebo chlazení příliš rychlé, snadno se tvoří trhliny. Tomu se lze vyhnout předehřátím, řízením rychlosti skenování, optimalizací tvaru bodu atd.
Příliš mělká vytvrzená vrstva může být způsobena nedostatečným výkonem nebo příliš vysokou rychlostí. Procesní parametry vyžadují úpravu nebo je třeba zlepšit předúpravu povrchu, aby se zvýšila absorpce.
Při ošetření velkých ploch může dojít ke změkčení v překrývajících se zónách. Překrývající se oblast se zahřeje dvakrát, což může způsobit změkčení popouštění. To lze zlepšit optimalizací dráhy skenování, řízením množství překrytí nebo použitím širokých-bodů paprsku.
13. Analýza nákladů-přínosů
Investice do zařízení pro kalení laserem jsou poměrně velké, pohybují se od několika set tisíc do více než milionu RMB na stroj. Provozní náklady však nejsou vysoké, tvoří je především elektřina a náklady na pomocný materiál.
Z hlediska komplexních nákladů má kalení laserem mnoho výhod. Šetří materiál, protože malé zkreslení umožňuje menší přídavky na obrábění; šetří energii pouze ohřevem tenké povrchové vrstvy, přičemž spotřebuje mnohem méně energie než hromadné tepelné zpracování; šetří čas, protože mnoho dílů lze použít přímo po kalení, což eliminuje následné procesy, jako je rovnání a čištění.
A co je důležitější, prodlužuje životnost produktu, snižuje frekvenci oprav a výměn. U spotřebních dílů, jako jsou formy a řezné nástroje, jsou výhody několikanásobně delší životnosti značné. Mnoho uživatelů uvádí, že ačkoli je zařízení dražší, investice se může vrátit během šesti měsíců až jednoho roku.
14. Trendy vývoje technologií
Technologie laserového kalení se stále vyvíjí; za zmínku stojí několik trendů.
Inteligence vybavení je jasný trend. Moderní zařízení stále více využívají inteligentní řídicí systémy, které dokážou automaticky rozpoznat díly, vyvolat parametry procesu a monitorovat kvalitu procesu. Někteří mohou dokonce sledovat proces kalení v reálném-čase prostřednictvím kamer a automaticky upravovat parametry.
Rozvíjí se také procesní hybridizace. Laserové kalení je kombinováno s dalšími technologiemi pro využití jejich příslušných výhod. Například nejprve provést kalení laserem pro zvýšení tvrdosti a poté laserové leštění pro zlepšení kvality povrchu; nebo kombinace laserového kalení s laserovým plátováním pro zpevnění povrchu a opravu opotřebení.
Rozšíření aplikačních oblastí je nevyhnutelné. Původně se používal hlavně pro formy a řezné nástroje, nyní se stále častěji používá na běžných mechanických součástech. S rostoucími nároky na životnost produktu se bude aplikace této technologie stále více rozšiřovat.
Zeleným a ekologickým vlastnostem je věnována větší pozornost. Laserové kalení nepoužívá olejové nebo solné lázně a nemá žádné emise znečištění, což je v souladu s požadavky zelené výroby. To je také důvod, proč může být podporován v odvětvích s přísnými ekologickými předpisy.
15. Provozní bezpečnostní opatření
Laser je paprsek vysoké{0}}energie; při provozu je třeba klást důraz na bezpečnost.
Ochrana očí je nejdůležitější. Přímé nebo odražené laserové světlo může způsobit trvalé poškození zraku. Během provozu je nutné nosit speciální laserové bezpečnostní brýle a pracovní prostory musí mít výstražné značky.
Zanedbávat by se neměla ani ochrana pokožky. Expozice pokožky laserem může způsobit popáleniny. Při práci používejte pracovní oděv, aby nedošlo k přímému vystavení pokožky.
Požární bezpečnost vyžaduje pozornost. Laserové jiskry mohou zapálit hořlaviny. Udržujte pracovní prostor čistý, bez olejových skvrn, papíru a jiných hořlavin a vybavte jej hasicím zařízením.
Je třeba ocenit elektrickou bezpečnost. Laserové zařízení pracuje při vysokém napětí; pravidelně kontrolujte kabeláž a zajistěte spolehlivé uzemnění. Neprofesionálové by se neměli pokoušet o opravy.
Je třeba zvážit odsávání výparů a větrání. Během hašení vzniká kouř; výfukové zařízení by je mělo okamžitě odstranit, aby se udržoval čistý vzduch.
16. Shrnutí
Laserové kalení je praktická technologie zpevnění povrchu. Přesným řízením přísunu energie vytváří na povrchu součásti tvrdou a otěruvzdornou tvrzenou vrstvu-. Tato technologie má mnoho výhod: malé zkreslení, vysokou tvrdost, dobrou selektivitu a snadnou automatizaci.
Po letech vývoje se technologie laserového kalení stala relativně vyspělou a úspěšně se používá v oblastech, jako jsou formy, mechanické součásti a letecký průmysl. Jak se náklady na zařízení snižují a procesy se zlepšují, rozsah jeho aplikací se bude dále rozšiřovat.
Pro výrobní podniky může použití technologie laserového kalení zlepšit kvalitu produktu, prodloužit životnost produktu a snížit výrobní náklady. Přestože je počáteční investice velká, dlouhodobé{1}}ekonomické přínosy jsou zřejmé. Zejména v současném kontextu transformace a modernizace výroby budou takovéto technologie{3}}zlepšující kvalitu a efektivitu stále populárnější.
V budoucnu, s pokrokem v laserové technologii a pokrokem v inteligentní výrobě, se bude kalení laserů vyvíjet směrem k vyšší inteligenci, přesnosti a ohleduplnosti k životnímu prostředí, což bude poskytovat silnou podporu pro vysoce-kvalitní rozvoj zpracovatelského průmyslu.