Сканирующие лазеры открывают возможности для поверхностной закалки стальных компонентов

14 февраля 2017 г.

Поделитесь в своей сети:

Испытательная деталь, закаленная лазером с использованием сканирующей оптики (Aitzol Lamikiz)

Исследователи из Университета UPV/EHU Страны Басков, Испания, объявили, что они подтвердили использование сканирующей оптики для лазерной закалки, что позволяет адаптировать процесс к форме детали.

Группа высокопроизводительного производства UPV/EHU провела исследование и настройку инновационной технологии для осуществления этого процесса. Он предполагает использование лазера, но в отличие от традиционной системы использует сканирующую оптику, которая придает толщине обрабатываемой детали большие возможности для адаптации.

Когда закалка осуществляется с помощью сильно локализованного источника тепла, например лазера, это позволяет закалить только поверхность, оставляя сердцевину деталей в исходном состоянии. «Детали не такие хрупкие, и поскольку прикладывается мало тепла, деталь не так деформируется. В конце концов, тепло деформирует деталь, а это означает, что ее необходимо обрабатывать другими методами», — заявил Айцоль. Ламикиз, профессор кафедры машиностроения УПВ/ЕГУ и член группы высокопроизводительного производства, проводившей исследование.

В промышленности процесс лазерной закалки используется примерно с 2000 года, однако, по словам Ламикиза, у него есть ограничение. «Лазер сканирует постоянную полосу пропускания, поэтому закаленная зона имеет постоянную толщину». Чтобы сделать технологию более гибкой, исследовательская группа UPV/EHU решила оценить целесообразность включения в этот процесс движущейся и сканирующей оптики.

Команда использовала гальванометрический сканер, который перемещает очень маленький лазер с огромной скоростью, осматривая поверхность линия за линией. Таким образом, ширину закалки можно настроить, просто изменив параметры программы. Проводя аналогию между закалкой и процессом покраски стены, Ламикиз объяснил, что традиционная лазерная закалка «похожа на покраску стены валиком, поэтому ширина окрашиваемого материала соответствует ширине валика. Однако с новым техники, заменяем валик маркером с самым тонким острием».

«Можно было использовать эту технику для проведения закалки. Затем мы постепенно увидели, как результат лечения менялся в зависимости от скорости движения лазера, используемой мощности и т. д. Согласно нашим тестам, когда лазер движется очень быстро, результаты аналогичны результатам обычного процесса», — заявил Ламикиз.

Изучая возможность дальнейшего использования этой методологии, отдел машиностроения UPV/EHU запустил проект, известный как Hardlas, в сотрудничестве с компаниями из Страны Басков и Пьемонта, Италия, чтобы увидеть, насколько этот процесс жизнеспособен. "Можно сказать, что проект удался, поскольку мы увидели, что он жизнеспособен и его можно передать в промышленность", - сказал исследователь.

Хотя они проверили жизнеспособность этого процесса, еще предстоит предпринять шаги, чтобы дойти до промышленного производства. Одной из главных трудностей, с которыми они столкнулись, был контроль за процессом. «Очень важно обработать материал до необходимой температуры, чтобы обработка прошла, но ее нельзя превышать, иначе мы расплавим материал. В нашем процессе, поскольку лазер постоянно движется, контроль более сложен, ", - пояснил Ламикиз.

Испытания проводились в университете с использованием лабораторного оборудования. «Чтобы использовать этот процесс в промышленном масштабе, было бы важно опробовать его с более мощными лазерами, различными типами лазеров, на других материалах и т. д.», — добавил Ламикиз.

[ PubMed ] Мартинес С., Ламикиз А., Укар Э., Каллеха А., Аррисубьета Х.А., Лопес де Лакальль Л.Н. (2016). «Анализ режимов процесса сканерной лазерной закалки». Оптика и лазеры в технике, 90: 72–80. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.opt.2016.10.005.

2 июня 2023 г.