L'enduriment per làser és un procés de tractament de superfícies industrial que utilitza un feix làser d'alta potència per escalfar ràpidament i després apagar les peces metàl·liques per augmentar la duresa i la resistència al desgast.Enduriment per làser internporta aquest procés a l'interior dels components metàl·lics per endurir selectivament els forats i cavitats interns. Tot i que ambdós mètodes es basen en l'energia làser per transformar les propietats del material, els seus mecanismes i aplicacions difereixen.
En aquest article, examinarem primer l'enduriment per làser convencional i després explorarem què fa que l'enduriment per làser intern sigui únic. Compararem els mètodes d'escalfament, la profunditat d'enduriment, la duresa assolible, les microestructures afectades, les limitacions i les aplicacions ideals de cada procés. Entendre les capacitats d'aquests dos enfocaments basats en làser proporciona una visió de quina tècnica funciona millor per a requisits específics de duresa.
Visió general de l'enduriment per làser
L'enduriment per làser, o enduriment de superfície per làser, és un procés tèrmic ben establert que s'utilitza per augmentar la duresa i la durabilitat de les superfícies dels components metàl·lics. Un làser d'alta potència escalfa amb precisió la capa superior de la peça de treball en una piscina de fusió que després es dissipa i s'apaga ràpidament.
Aquest gradient tèrmic extrem indueix transformacions microestructurals martensítiques que imparteixen una duresa superficial de 2 a 5 vegades més gran. Els mecanismes clau implicats inclouen:
- Ràpida fusió i solidificació d'una fina capa superficial
- Formació suprimida de fases més suaus com ferrita/perlita
- Formació de microestructures martensítiques durant l'extinció ràpida
- Enfortiment de la solució sòlida a partir de la dissolució del carbur
- Refinament de gra de martensita
L'enduriment per làser proporciona un enduriment selectiu només on cal, una distorsió mínima i resultats consistents. Les limitacions inclouen els requisits de la línia de visió i principalment els efectes d'enduriment superficial.
Com es diferencia l'enduriment per làser intern
L'enduriment per làser intern es va desenvolupar per superar les limitacions de la línia de visió de l'enduriment per làser convencional. Permet endurir selectivament les superfícies dins dels forats, cavitats i sagnats mitjançant un lliurament de raig làser interior.
El raig làser es transmet a través de cables de fibra òptica a l'espai interior. Aleshores, una lent d'enfocament dirigeix el feix cap a la superfície interna mentre la peça gira. Això permet endurir geometries internes corbes sense una línia de visió externa directa.
Les diferències clau en comparació amb l'enduriment per làser extern inclouen:
- Enduriment de superfícies interiors fins a 60 mm de diàmetre interior
- Menor densitat de potència necessària dins d'espais reduïts
- Augment de la profunditat d'enduriment fins a 6 mm de la superfície
- Capacitat d'endurir superfícies còncaves i laterals
- Escalfament exterior o decoloració mínima
- Restringit a superfícies i geometries cilíndriques
- Es basa en la tecnologia làser de fibra menys establerta
Els efectes d'enduriment més profunds resulten de l'augment del temps d'exposició del làser a cada part de la superfície interna giratòria. Això permet que la calor penetri més cap a dins.
Duresa assolible i àrea metàl·lica afectada
En l'enduriment làser estàndard, l'alta densitat de potència escalfa ràpidament una capa prima de menys d'1 mm de profunditat abans de dissipar-se al metall subjacent més fred. Això provoca un enduriment principalment a 0.1-0,5 mm de la superfície superior. La duresa oscil·la entre 50 i 70 HRC depenent de l'aliatge metàl·lic.
L'enduriment per làser intern pot produir una duresa de fins a 60 HRC diversos mil·límetres per sota de la superfície. L'augment de la profunditat d'enduriment és útil per a aplicacions on es necessita una major resistència al desgast sota la superfície. Tanmateix, la zona afectada per la duresa encara està localitzada com amb l'enduriment per làser.
Canvis microestructurals
En ambdós processos, el ràpid escalfament i refredament superficial indueix la formació de microestructura martensítica. Això substitueix la perlita i la ferrita més suaus per augmentar la duresa i la resistència. Es produeixen els mecanismes del refinament del gra, la transformació del carbur i l'enfortiment de la solució sòlida.
La diferència rau en la profunditat que aquests canvis microestructurals s'estenen per sota de la superfície, sent molt més profunds amb l'enduriment per làser intern. Tanmateix, el grau de duresa assolit és en última instància comparable.
Aplicacions i limitacions ideals
L'enduriment per làser extern funciona bé per a superfícies de components exteriors planes o contornades. L'enduriment per làser intern permet específicament endurir selectivament els forats i cavitats cilíndrics interns sense desmuntar-los.
Exemples d'aplicacions inclouen:
Enduriment per làser: engranatges, eixos, vàlvules, pales de turbina, matrius de premsa
Enduriment per làser intern: cilindres de motor, canons de pistoles, cilindres hidràulics, barrils d'extrusora, pistes de coixinets
Les limitacions inclouen requisits per a l'accés directe a la línia de visió en l'enduriment per làser i la geometria cilíndrica específica per a l'enduriment intern. Els mètodes alternatius poden funcionar millor per a formes complexes.
En resum, l'enduriment per làser intern proporciona una capacitat especialitzada per endurir superfícies internes més enllà de l'abast de l'enduriment per làser extern. Comprendre els avantatges i limitacions comparatives ajuda a identificar quin enfocament d'enduriment per làser és òptim en funció de la ubicació d'enduriment desitjada, la profunditat i la geometria dels components. Amb dues opcions basades en làser ara disponibles, els enginyers poden especificar la millor tècnica per a les necessitats de duresa de cada aplicació.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. és una empresa d'alta tecnologia especialitzada en R + D, fabricació i venda de màquines de revestiment làser automàtica, màquines de revestiment làser d'alta velocitat, màquines d'extinció làser, màquina de soldadura làser i equips d'impressió làser 3D. Els nostres productes són rendibles i es venen a nivell nacional i estranger. Si esteu interessats en els nostres productes, poseu-vos en contacte amb nosaltres abob@gshenglaser.com.