Grūdinimas lazeriu yra pramoninis paviršiaus apdorojimo procesas, kurio metu naudojamas didelės galios lazerio spindulys, kad metalinės dalys greitai įkaitintų ir vėliau gesinamos, siekiant padidinti kietumą ir atsparumą dilimui.Vidinis grūdinimas lazeriuperkelia šį procesą į metalinių komponentų vidų, kad selektyviai sukietėtų vidines skyles ir ertmes. Nors abu metodai priklauso nuo lazerio energijos, kad pakeistų medžiagos savybes, jų mechanizmai ir pritaikymas skiriasi.
Šiame straipsnyje pirmiausia išnagrinėsime įprastą lazerinį grūdinimą, o tada išsiaiškinsime, kuo vidinis lazerinis grūdinimas yra unikalus. Palyginsime šildymo būdus, grūdinimo gylį, pasiekiamą kietumą, paveiktas mikrostruktūras, apribojimus ir idealų kiekvieno proceso pritaikymą. Šių dviejų lazeriu pagrįstų metodų galimybių supratimas leidžia suprasti, kuri technika geriausiai tinka tam tikriems kietumo reikalavimams.
Lazerinio grūdinimo apžvalga
Grūdinimas lazeriu, arba lazerinis paviršiaus grūdinimas, yra gerai žinomas terminis procesas, naudojamas metalinių komponentų paviršių kietumui ir ilgaamžiškumui padidinti. Didelės galios lazeris tiksliai įkaitina viršutinį ruošinio sluoksnį į lydalo baseiną, kuris vėliau greitai išsisklaido ir užgesina.
Šis ekstremalus terminis gradientas sukelia martensitines mikrostruktūrines transformacijas, kurios suteikia 2–5 kartus didesnį paviršiaus kietumą. Pagrindiniai dalyvaujantys mechanizmai yra šie:
- Greitas plono paviršiaus sluoksnio tirpimas ir kietėjimas
- Slopinamas minkštesnių fazių, pvz., ferito/perlito, susidarymas
- Martensitinės mikrostruktūros susidarymas greito gesinimo metu
- Kieto tirpalo stiprinimas ištirpus karbidui
- Martensito grūdų rafinavimas
Grūdinimas lazeriu suteikia selektyvų grūdinimą tik ten, kur reikia, minimalų iškraipymą ir nuoseklius rezultatus. Apribojimai apima matymo linijos reikalavimus ir pirmiausia paviršiaus kietėjimo efektus.
Kuo skiriasi vidinis kietėjimas lazeriu
Vidinis lazerinis grūdinimas buvo sukurtas siekiant įveikti įprasto lazerinio grūdinimo regėjimo linijos apribojimus. Tai leidžia pasirinktinai sukietinti paviršius angų, ertmių ir įdubimų viduje, naudojant vidinį lazerio spindulį.
Lazerio spindulys šviesolaidiniais kabeliais perduodamas į vidinę erdvę. Tada fokusuojantis objektyvas nukreipia spindulį į vidinį paviršiaus plotą, kai ruošinys sukasi. Tai leidžia sutvirtinti lenktas vidines geometrijas be tiesioginio išorinio matymo linijos.
Pagrindiniai skirtumai, palyginti su išoriniu lazeriniu grūdinimu, yra šie:
- Vidinių paviršių grūdinimas iki 60mm vidinio skersmens
- Reikalingas mažesnis galios tankis uždaroje erdvėje
- Padidintas sukietėjimo gylis iki 6 mm nuo paviršiaus
- Galimybė sukietinti įgaubtus ir šoninius paviršius
- Minimalus išorės įkaitimas arba spalvos pasikeitimas
- Skirta tik cilindriniams paviršiams ir geometrijoms
- Pasikliauja mažiau nusistovėjusia šviesolaidinio lazerio technologija
Gilesnio kietėjimo efektai atsiranda dėl ilgesnio lazerio ekspozicijos laiko kiekvienoje besisukančio vidinio paviršiaus dalyje. Tai leidžia šilumai prasiskverbti toliau į vidų.
Pasiekiamas kietumas ir paveiktas metalo plotas
Atliekant standartinį grūdinimą lazeriu, didelis galios tankis greitai įkaitina ploną, mažiau nei 1 mm gylio sluoksnį, prieš išsisklaidydamas į aušintuvą apatinį metalą. Dėl to daugiausia sukietėja 0.1-0,5 mm nuo viršutinio paviršiaus. Kietumas svyruoja nuo 50 iki 70 HRC, priklausomai nuo metalo lydinio.
Vidinis lazerinis grūdinimas gali sukelti iki 60 HRC kietumą keliais milimetrais žemiau paviršiaus. Padidėjęs kietėjimo gylis yra naudingas tais atvejais, kai reikia didesnio atsparumo dilimui po paviršiumi. Tačiau kietumo paveikta zona vis tiek lokalizuota kaip ir grūdinant lazeriu.
Mikrostruktūriniai pokyčiai
Abiejuose procesuose greitas paviršiaus šildymas ir aušinimas sukelia martensitinės mikrostruktūros susidarymą. Tai pakeičia minkštesnį perlitą ir feritą, kad padidintų kietumą ir stiprumą. Atsiranda grūdų rafinavimo, karbido transformacijos ir kieto tirpalo stiprinimo mechanizmai.
Skirtumas slypi gylyje, kuriame šie mikrostruktūriniai pokyčiai tęsiasi žemiau paviršiaus ir yra daug gilesni, kai vidinis grūdinimas lazeriu. Tačiau pasiektas kietumo laipsnis galiausiai yra palyginamas.
Idealios programos ir apribojimai
Išorinis lazerinis grūdinimas gerai tinka plokščiiems arba kontūriniams išoriniams komponentų paviršiams. Vidinis lazerinis grūdinimas leidžia pasirinktinai grūdinti vidines cilindrines angas ir ertmes jų neišardant.
Programų pavyzdžiai:
Grūdinimas lazeriu – krumpliaračiai, velenai, vožtuvai, turbinų mentės, preso štampai
Vidinis grūdinimas lazeriu – variklio cilindrai, pistoleto vamzdžiai, hidrauliniai cilindrai, ekstruderio vamzdžiai, guolių bėgiai
Apribojimai apima tiesioginės prieigos prie matymo linijos reikalavimus atliekant grūdinimą lazeriu ir specifinę cilindrinę geometriją vidiniam grūdinimui. Alternatyvūs metodai gali būti geresni sudėtingoms formoms.
Apibendrinant galima teigti, kad vidinis grūdinimas lazeriu suteikia specialią galimybę sukietinti vidinius paviršius, kurių nepasiekia išorinis grūdinimas lazeriu. Lyginamųjų pranašumų ir apribojimų supratimas padeda nustatyti, kuris lazerinio grūdinimo metodas yra optimalus, atsižvelgiant į norimą grūdinimo vietą, gylį ir komponentų geometriją. Dabar galimos dvi lazerinės parinktys, todėl inžinieriai gali nurodyti geriausią techniką pagal kiekvienos programos kietumo poreikius.
„Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd.“ yra aukštųjų technologijų įmonė, kuri specializuojasi MTTP, automatinių lazerinių dengimo mašinų, greitaeigių lazerinių dengimo mašinų, lazerinio gesinimo aparatų, lazerinio suvirinimo aparatų ir lazerinio 3D spausdinimo įrangos tyrime ir plėtroje. Mūsų produktai yra ekonomiški ir parduodami šalyje ir užsienyje. Jei jus domina mūsų gaminiai, susisiekite su mumis elbob@gshenglaser.com.