I. Lazerio terminio apdorojimo proceso apžvalga
Lazerio terminis apdorojimas yra pažangi paviršiaus modifikavimo technologija, kuri naudoja didelio energijos tankio lazerio pluoštą, kad būtų galima greitai pašildyti ir vėsinti medžiagų paviršių.
Pagrindinis principas - per labai trumpą laiką lazerio spindulio (energijos tankis iki 10, 000 iki 1 mln. Vatų vienam kvadratiniam centimetrui, o paskui pasikliaukite, o po to, kai šilumos laidumas, kad šiluminis laidumas greitai atvėstų, ir nuovargis, ir nuovargis, kad būtų galima greitai atsparumo atsparumui atsparumei.
Ši technologija pasižymi aukšto tikslumo, mažos deformacijos, aplinkos apsaugos ir energijos taupymo savybėmis, ji yra plačiai naudojama automobilių gamyboje, mechaniniame apdorojime ir kitose srityse.
Antra, lazerio terminio apdorojimo pranašumai
1. Didelis efektyvumas ir energijos taupymas:
Lazerio šildymo greitis yra ypač įspūdingas - iki 100, 000 iki 1 milijono laipsnių Celsijaus per sekundę, o aušinimo greitis yra toks pat įspūdingas, iki 100, 000 laipsnių Celsijaus per sekundę. Šis ypač greitas šildymo ir vėsinimo greitis gali žymiai sumažinti perdirbimo ciklus ir žymiai pagerinti gamybos efektyvumą.
Tuo pačiu metu, kalbant apie energijos suvartojimą, lazerio terminis apdorojimas yra tik nuo 1/3 iki 1/5 tradicinio terminio apdorojimo. Pavyzdžiui, realioje didelės gamybos įmonės gamyboje, pritaikius lazerinio terminio gydymo technologiją, to paties produktų skaičiaus apdorojimo laikas sutrumpėja maždaug 40%, o energijos sąnaudos sumažėja beveik 60%, todėl įmonei teikia didelę ekonominę naudą.
2. Didelis tikslumas ir lankstumas:
Lazerio pluošto dėmės skersmuo yra puikus reguliavimas ir gali būti tiksliai sureguliuotas iki mikronų lygio. Ši savybė daro ją ypač tinkama vietiniam sudėtingos geometrijos sustiprinimui.
Pavyzdžiui, pelėsių grioveliai, pavarų danties paviršiai ir kt. Automobilių gamybos pramonės paimti kaip pavyzdį, kai vidinės tikslios variklio dalys, tokios kaip vožtuvai, stūmokliai ir kt., Lazerio terminas gali tiksliai sustiprinti pagrindines dalis, pagerinti dalių našumą ir patikimumą.
Gaminant pelėsių gamybą, pelėsių, turinčių sudėtingą formą ir didelius tikslumo reikalavimus, lazerinis terminis apdorojimas gali sustiprinti vietines susidėvėjimo dalis, nepažeidžiant bendros struktūros, ir prailginti pelėsio tarnavimo laiką.
3. Aplinkos apsauga ir nėra taršos:
Lazerinis šilumos apdorojimui nereikia vandens, aliejaus ir kitų aušinimo terpių darbo procese, kad būtų galima efektyviai sumažinti skysčio išmetimą.
Ši funkcija visiškai atitinka ekologiškos gamybos reikalavimus ir padeda sumažinti neigiamą poveikį aplinkai. Palyginti su aplinkos tarša ir išteklių atliekomis, kurias sukelia didelis aušinimo terpės naudojimas tradiciniais terminio gydymo metodais, lazerinis terminis apdorojimas yra neabejotinai ekologiškesnis ir tvarus pasirinkimas.
4. Puikus paviršiaus našumas:
Po lazerio terminio apdorojimo sukietėjusio sluoksnio kietumą galima padidinti nuo 5 iki 20%, atsparumas dilimui padidėja 3–5 kartus, o tarnavimo laikas prailginamas daugiau nei 3 kartus. Tai reiškia, kad apdorotos dalys gali atlaikyti didesnes apkrovas ir griežtesnes darbo sąlygas praktinėmis pritaikymais.
Kasybos mašinose žymiai padidėja kasybos dalių atsparumas kasybos dalims po lazerinio terminio apdorojimo, o tai žymiai sumažina įrangos priežiūros ir pakeitimo sąnaudas ir pagerina gamybos efektyvumą. Aviacijos ir kosmoso lauke pagrindinių dalių tarnavimo laikas po lazerinio terminio apdorojimo suteikia patikimesnę skrydžio saugos garantiją.
3. Pramonės programų pavyzdžiai
1. Variklio cilindro korpusas/cilindro įdėklo armatūra
Vidinės cilindro sienos lazerio gesinimas atliekamas spiraliniu skenavimu, o sukietėjusio sluoksnio storis pasiekia {{0}}}. 2 ~ 0. Dėvėjimo kiekis 10, 000 km sumažinamas nuo 0,054 mm iki 0,0087 mm, o kapitalinio remonto rida prailginta nuo 60, 000 km iki 200, 000 km.
proceso parametrai:
-Daro galia: 1,5 kW ~ 2,5 kW (nuolatinis pluošto lazeris)
-Skanavimo greitis: 10 mm/s ~ 30 mm/s
-Pot skersmuo: 2 mm ~ 4 mm (stačiakampis taškas, siekiant optimizuoti energijos pasiskirstymą)
-Harding sluoksnio gylis: 0. 2 mm ~ 0. 4 mm (valdomas reguliuojant galią ir greitį)
-Vyriavimo režimas: savaime aušinimas (pasikliaujant šilumos laidumu matrica)
Pavyzdžiui, variklio blokui buvo atliktas lazerio terminis apdorojimas, kurio lazerio galia buvo 2. 0 kW, o nuskaitymo greitis yra 15 mm/s.
Po šio gydymo proceso paviršiaus kietumas žymiai pagerėjo, šokinėjant nuo originalaus HRC20 į didelę HRC62. Tuo pačiu metu variklio bloko atsparumas nusidėvėjimui buvo žymiai padidintas, o šešis kartus didėjo, palyginti su anksčiau. Šis reikšmingas našumo patobulinimas leidžia variklio blokui atlaikyti aukštesnį trinties lygį ir nusidėvėjimą faktiškai veikiant, efektyviai išplėsti variklio eksploatavimo laiką ir padidinti jo efektyvumą bei stabilumą.
2. Automobilių formų paviršiaus apdorojimas
proceso parametrai:
-Daro galia: 800 W ~ 1,5 kW („Pulse Laser“, kad būtų galima tiksliai pjaustyti)
-Pulsų dažnis: 20 Hz ~ 50 Hz (valdymo šilumos įvestis)
-Prijungimo greitis: 30% ~ 50% (siekiant užtikrinti vienodumą)
-Hardening sluoksnio storis: 0. 1 mm ~ 0. 3 mm
Durų štampavimo štampo ašmenys buvo apdoroti 1,2 kW lazeriu ir 40% sutapimo greičiu. Atlikdamas šį gydymą, ašmenų kietumas pasiekė aukštą HRC58 lygį HRC62.
Dėl šios priežasties pelėsio tarnavimo laikas buvo žymiai pratęstas, padidėjęs nuo pradinio tik 100, 000 ciklų iki 350, 000 ciklų. Šis pastebimas patobulinimas ne tik sumažina pelėsių pakeitimo ir priežiūros dažnį, bet ir sumažina gamybos sąnaudas. Tai padidina tiek gamybos efektyvumą, tiek produkto kokybės stabilumą. Tokiose pramonės šakose kaip automobilių gamyba, kur komponentų tikslumas ir ilgaamžiškumas yra nepaprastai kritiški, šios technologijos taikymas neabejotinai suteikia didelius konkurencinius pranašumus ir ekonominę naudą įmonėms.
3. Transmisijos sistemos dalys
Lazerio suvirinimo ir gesinimo kompozicinis pavaros ašies apvalkalo procesas:
-
-Atplitimo parametrai: 1,8 kW lazerio galia, nuskaitymo greitis 20 mm/s
-FEFECT: Suvirinimo gylis 12,5 mm, gesinimo zonos kietumas HRC55, bendra deformacija<0.1 mm.
Tvarkant pavaros ašių korpusą perdavimo sistemos komponentuose, buvo priimtas sudėtinis lazerio suvirinimo ir gesinimo procesas. Suvirinimo parametrams buvo naudojama 4 kW lazerio galia, o suvirinimo greitis yra 1,2 m/min., O argono dujos buvo naudojamos apsaugai. Ši parametro konfigūracija užtikrina suvirinimo proceso stabilumą ir aukštą kokybę. Pavyzdžiui, realiai veikiant stabili lazerio galia ir tinkamas suvirinimo greitis sukelia vienodą ir stiprią suvirinimą, o apsauginis argono dujų poveikis efektyviai apsaugo nuo suvirinimo oksidacijos aukštoje temperatūroje, taip užtikrinant suvirinimo suvirinimo efektyvumo ir išvaizdos kokybę.
4. Pavaros ir veleno armatūra
Lazerio gesinimo pavarų danties paviršiaus parametrai:
-Laserio galia: 1,2 kW ~ 2. 0 kw
-Sukantravimo greitis: 8 mm/s ~ 15 mm/s (mažas greitis danties šaknyje, didelis greitis danties adaptacinio valdymo viršuje)
-POT forma: pailgos dėmės (4 mm x 0. 5 mm, atitinkantis danties paviršiaus kreivumą)
-Hardening sluoksnio gylis: 1.
Gamybos metu sunkiosios mašinos pagrindinė komponentų pavara (su 12 moduliu) buvo apdorota konkrečiu lazerio procesu. Tiksliau, buvo naudojama 1,8 kW galia ir apdorojimas buvo atliktas nuskaitymo greičiu 10 mm/s.
Po šio gydymo danties paviršiaus kietumas žymiai pagerėjo, pasiekdamas HRC60 diapazoną iki HRC63. Šis kietumo sustiprinimas tiesiogiai lemia didelę veiklos rezultatų pagerėjimą, ypač reikšmingą nuovargio gyvenimo padidėjimą. Originalus pavaros nuovargis buvo tik 50, 000 ciklų, tačiau po minėto apdorojimo jis stebėtinai padidėjo nuo 50, 000 ciklų iki 200, 000 ciklų.
5. Tiksliųjų įrankių gamyba
Lazerio gesinimas kietojo metalo pjovimo įrankio kraštas:
proceso parametrai:
-Daro galia: 300 W ~ 600 W (trumpas impulsų lazeris, kad būtų išvengta perkaitimo)
-Pulse plotis: 0. 5 ms ~ 2 ms
-Peticijos dažnis: 100 Hz ~ 200 Hz
-Galenuojantis sluoksnio gylis: 50 μm ~ 150 μm
Konkrečioje pramoninės gamybos dalyje frezavimo pjaustyklės kraštas buvo specialiai apdorotas 500 W impulsiniu lazeriu.
Prieš tai frezavimo pjaustytuvo krašto kietumas buvo HRA88. Po šio pažengusio gydymo proceso krašto kietumas žymiai pagerėjo iki HRA92. Šis kietumo sustiprinimas sukėlė ypač pastebimą poveikį, o ryškiausias buvo žymiai padidėjęs gyvybės mažinimas. Iš pradžių šio frezavimo pjaustytuvo pjovimo laikas buvo palyginti trumpas, tačiau po to, kai buvo gydomas 500 W impulsiniu lazeriu, pjovimo laikas buvo pratęstas tris kartus.
Mechaninio perdirbimo dirbtuvėse šis apdorotas frezavimo pjaustytuvas gali atlaikyti aukštesnes pjovimo jėgas ir ilgesnį nuolatinį veikimą, kai apdirbant metalines dalis. Gaminant komponentus kosmose, kur tikslūs ir medžiagų reikalavimai yra ypač dideli, šis sukietėjusių ir išplėstinių pjaustymo malimo pjaustytuvas gali tiksliau ir efektyviau atlikti sudėtingų formų apdorojimo užduotis, užtikrinant tvirtą paramą aukštos kokybės kosmoso gaminių gamybai. Tai ne tik sumažina laiką ir darbo sąnaudas, susijusias su dažnais malūno pjaustytuvų pakeitimais, bet ir padidina gamybos efektyvumą bei produkto kokybės stabilumą, todėl teigiamas poveikis susijusioms pramonės šakoms plėtrai.
4. Parametrų optimizavimo ir proceso projektavimo taškai
1. Energijos tankio valdymas:
Lazerio terminio apdorojimo metu tiksli energijos tankio kontrolė yra kritinis žingsnis. Energijos tankio e formulė E yra E=p / (v * d), kur P žymi galią, V žymi nuskaitymo greitį, o D yra taško skersmuo. Ši formulė aiškiai parodo glaudų ryšį tarp energijos tankio ir šių pagrindinių parametrų.
Skirtingos medžiagos turi savo specifines fazių perėjimo slenksčius. Plieno, kaip pavyzdžio, fazės perėjimo slenkstis paprastai svyruoja nuo 150 J/cm² iki 300 J/cm². Tai reiškia, kad kai lazeriu termiškai apdorojant plieną, energijos tankis turi būti tiksliai kontroliuojamas šiame diapazone. Jei energijos tankis yra per mažas, jis gali nesukelti pakankamo fazės transformacijos, dėl ko atsirasti dėl prastų gydymo rezultatų; Jei energijos tankis yra per didelis, tai gali sukelti per didelę abliaciją ar kitą neigiamą poveikį medžiagai.
2. Aušinimo greičio reguliavimas:
Protingas aušinimo greičio reguliavimas yra svarbus norint užtikrinti lazerio terminio apdorojimo kokybę ir išvengti defektų susidarymo. Sumaniai sureguliuojant šviesos taškinio judėjimo kelią, pavyzdžiui, naudojant žiedo nuskaitymą, šilumos pasiskirstymo ir perdavimo režimą galima efektyviai pakeisti, kad būtų galima valdyti aušinimo greitį.
Be to, svarbų vaidmenį taip pat gali atlikti išorinių pagalbinių aušinimo metodų, tokių kaip suslėgtas oras, taikymas. Suspaustas oras gali greitai pašalinti šilumą iš perdirbimo vietos, pagreitindamas aušinimo procesą. Tačiau norint sureguliuoti aušinimo greitį, reikia tiksliai valdyti; Tai gali būti per greita ar per lėta, kurie abu gali sukelti problemų. Jei aušinimo greitis yra per greitas, tai gali sukelti per didelį šiluminį įtempį medžiagoje, o tai gali sukelti įtrūkimus; Jei aušinimo greitis yra per lėtas, jis gali nepavykti išvengti neigiamų fazių transformacijų.
3. Pažangi parametro rekomendacija:
Šiandienos laikmetyje skaitmeninimo ir intelekto bangoje lazerio terminio apdorojimo sritis taip pat įvedė intelektualius pokyčius. Remiantis pažangiais mašinų mokymosi modeliais, tokiais kaip BP nervų tinklas, jis gali suteikti tvirtą palaikymą prognozuojant proceso parametrus.
Šie mašininio mokymosi modeliai, atlikdami ir analizuojant išsamius eksperimentinius duomenis bei realaus pasaulio gamybos atvejus, gali nustatyti sudėtingus ryšių modelius tarp įvesties parametrų (tokių kaip medžiagos sudėtis, tikslinė kietumas ir kt.) Ir išvesties proceso parametrai (optimalūs galios/greičio deriniai ir kt.). Be to, jų prognozavimo klaidas galima valdyti mažesniame nei 5%diapazone, todėl faktinė gamyba yra ypač didelė.
V. Ateities plėtros tendencija
1. Žvalgyba ir automatizavimas:
Kuriant pažangias gamybos technologijas, intelektas ir automatizavimas tapo pagrindinėmis tendencijomis. Lazerio terminio apdorojimo laukas nėra išimtis. Per sumanų „Machine Vision“ ir AI technologijos derinį buvo pasiektas puikus proveržis.
„Mašinos matymo“ technologija yra tarsi pora žalingų akių, galinčių užfiksuoti įvairius subtilius lazerio apdorojimo proceso pokyčius realiuoju laiku ir tiksliai. Kita vertus, PG technologija veikia kaip intelektualios smegenys, galinti greitai ir tiksliai išanalizuoti ir apdoroti informaciją, gautą naudojant mašinos matymą. Dviejų sinergija leidžia pritaikyti lazerinių parametrų pakeitimus.
Pavyzdžiui, gesinimo proceso metu sistema realiuoju laiku gali stebėti užgesinto sluoksnio gylį. Ši funkcija yra tarsi tikslios proceso matavimo instrumento įrengimas, užtikrinant, kad užgesinto sluoksnio gylis visada atitinka projektavimo reikalavimus. Tuo pačiu metu jis taip pat gali stebėti temperatūros pasiskirstymą realiu laiku, panašiai kaip aprūpinti visą gydymo procesą išsamiu temperatūros stebėjimo tinklu. Tai leidžia laiku aptikti ir sureguliuoti plotus, kuriuose yra nelygios temperatūros, taip užtikrinant produkto kokybės nuoseklumą ir stabilumą.
2. Kompozicinė apdorojimo technologija:
Kompozitinė perdirbimo technologija parodė galingą novatorišką jėgą lazerio terminio apdorojimo srityje. Derinant lazerio gesinimą su apvalkalu, valymu ir kitais procesais, jis sudaro daugiafunkcinę gamybos liniją, kuri žymiai pagerina apdorojimo efektyvumą.
Lazerinis gesinimas gali žymiai pagerinti dalių paviršiaus kietumą ir susidėvėjimą, o apvalkalas gali pridėti medžiagos sluoksnį su specialiomis savybėmis į dalių paviršių, padidindamas jų atsparumą korozijai ir atsparumą aukštai temperatūrai. Valymo procesas gali pašalinti priemaišas ir teršalus ant dalių paviršiaus, sukurdamas geras sąlygas vėlesnėms apdorojimo procedūroms.
Kai šie procesai yra sujungti, jie sudaro efektyvų bendradarbiavimo režimą. Pvz., Gamybos linijoje dalį pirmiausia galima išvalyti, kad būtų pašalinti paviršiaus nešvarumai ir oksidacijos sluoksniai, po to lazeriu gesinama, kad padidėtų paviršiaus kietumas, o po to apsnelę, kad suteiktų specialias savybes. Šis nuolatinis, integruotas apdorojimo srautas sumažina prastovą ir perkėlimą tarp tarpinių žingsnių, žymiai sutrumpina gamybos ciklą, padidina gamybos efektyvumą ir sumažina gamybos sąnaudas.
3. Nauja medžiagos adaptacija:
Sparčiai augant naujoms energijos transporto priemonių pramonei, lengvų medžiagų paklausa kasdien didėja. Siekdamas patenkinti šią paklausą, lazerinio terminio apdorojimo lauke aktyviai atliko naujų energetinių transporto priemonių, tokių kaip aliuminio lydinys, anglies pluošto kompozicinės medžiagos ir kt.
Aliuminio lydinys turi gerą stiprumą ir lengvą savybes, tačiau kai kuriuose veikimo aspektuose vis dar yra galimybė tobulinti. Per specialiai suprojektuotą lazerinio terminio apdorojimo procesą, jo kristalų struktūrą galima optimizuoti, galima pagerinti jo stiprumą ir tvirtumą, kad ji galėtų geriau prisitaikyti prie naujų energetinių transporto priemonių sudėtingos darbo aplinkos.
Anglies pluošto kompozitai turi puikų stiprumo ir svorio santykį, tačiau yra iššūkių, susijusių su ir paviršiaus apdorojimu. Specializuoti lazerio terminio apdorojimo procesai gali pagerinti jų paviršiaus veikimą ir padidinti jungties stiprumą su kitais komponentais, taip pagerindamas visos transporto priemonės struktūros patikimumą ir saugumą.
Šie specialūs lazerinio terminio apdorojimo procesai, skirti naujoms medžiagoms kurti, teikia stiprią techninę pagalbą naujų energetinių transporto priemonių kūrimui ir skatina automobilių pramonę lengvesne, aukštos kokybės ir tvariomis kryptimis.
Vi. Išvada
Lazerio šilumos apdorojimo technologija, pasižyminti dideliu efektyvumu, tikslumu ir draugiškumu aplinkoje, tapo pagrindiniu automobilių ir mechaninės gamybos pramonės procesu. Nuo variklio blokų atsparumo dilimavimo iki pavarų perjungimo pratęsimo, daugybė programų pavyzdžių ryškiai parodo gilų technologinių naujovių poveikį gamybai. Ateityje, kaip žvalgybos ir sudėtinio apdorojimo avansas, lazerinis terminis apdorojimas neabejotinai dar labiau paskatins pažengusios įrangos gamybos atnaujinimą ir pertvarkymą.
