ما هي تطبيقات تقنية الليزر في معالجة الأسطح؟

معالجة السطح بالليزر هي استخدام شعاع ليزر عالي الكثافة لتسخين سطح المادة بطريقة غير متصلة. يتم تحقيق تقنية تعديل السطح من خلال التبريد التوصيلي لسطح المادة نفسه. إنها ذات فائدة كبيرة في تحسين الخواص الميكانيكية والفيزيائية لسطح المادة، بالإضافة إلى تحسين مقاومة التآكل ومقاومة التآكل ومقاومة التعب للأجزاء. في السنوات الأخيرة، أدت تقنيات معالجة الأسطح بالليزر مثل التنظيف بالليزر، والتبريد بالليزر، وسبائك الليزر، وتقوية الصدمات بالليزر، والتليين بالليزر، بالإضافة إلى الكسوة بالليزر، والطباعة بالليزر ثلاثية الأبعاد، والطلاء بالليزر وغيرها من تقنيات التصنيع المضافة بالليزر إلى آفاق تطبيق واسعة. .

التنظيف بالليزرهي تقنية تنظيف سطحية جديدة سريعة التطور، والتي تستخدم شعاع ليزر نابض عالي الطاقة لتشعيع سطح قطعة العمل بحيث يتبخر سطح الأوساخ أو الجزيئات أو الطلاء بشكل فوري أو تجريد التوسع، وذلك لتحقيق عملية نظيفة. ينقسم التنظيف بالليزر بشكل أساسي إلى إزالة الصدأ، وإزالة الزيت، وإزالة الطلاء، والطلاء وغيرها من العمليات؛ تستخدم بشكل رئيسي في تنظيف المعادن وتنظيف الآثار الثقافية وتنظيف المباني وما إلى ذلك. استنادًا إلى وظائفها الشاملة، والمعالجة الدقيقة والمرنة، والكفاءة العالية وتوفير الطاقة، وحماية البيئة الخضراء، وعدم الإضرار بالركيزة، والذكاء، وجودة التنظيف الجيدة، والسلامة، ومجموعة واسعة من التطبيقات وغيرها من الخصائص والمزايا، فإنها تحظى بشعبية متزايدة في المجالات الصناعية المختلفة .

بالمقارنة مع طرق التنظيف التقليدية مثل التنظيف بالاحتكاك الميكانيكي، والتنظيف بالتآكل الكيميائي، والتنظيف بالصدمات القوية السائلة الصلبة، والتنظيف بالموجات فوق الصوتية عالية التردد، فإن التنظيف بالليزر له مزايا واضحة.

التبريد بالليزريستخدم الليزر عالي الطاقة كمصدر للحرارة لجعل السطح المعدني ساخنًا وباردًا بسرعة، وإكمال عملية التبريد على الفور، والحصول على صلابة عالية، وبنية مارتينسيتية فائقة الدقة، وتحسين صلابة ومقاومة التآكل للسطح المعدني، وتشكيل الضغط. الضغط على السطح لتحسين مقاومة التعب. تشمل المزايا الأساسية لهذه العملية منطقة صغيرة متأثرة بالحرارة، وتشوه صغير، ودرجة عالية من الأتمتة، ومرونة جيدة للتبريد الانتقائي، والصلابة العالية للحبوب المكررة وحماية البيئة الذكية. على سبيل المثال، يمكن تعديل بقعة الليزر لإخماد موضع أي عرض؛ ثانيًا، يتم ربط رأس الليزر مع روبوت متعدد المحاور لإخماد المنطقة المخصصة للأجزاء المعقدة. على سبيل المثال، يكون التبريد بالليزر ساخنًا وباردًا للغاية، ويكون ضغط التبريد والتشوه صغيرًا. يمكن تجاهل تشوه قطعة العمل قبل وبعد التسقية بالليزر، لذلك فهي مناسبة بشكل خاص للمعالجة السطحية للأجزاء التي تتطلب دقة عالية.

في الوقت الحاضر، تم تطبيق التقسية بالليزر بنجاح على تقوية سطح الأجزاء المتآكلة في صناعة السيارات، وصناعة القوالب، وأدوات الأجهزة، وصناعة الآلات، خاصة في تحسين عمر خدمة الترس، وسطح العمود، وسكك التوجيه، والفكين، والقوالب. وغيرها من الأجزاء القابلة للارتداء، ويكون التأثير ملحوظًا. ميزات التبريد بالليزر هي كما يلي:

1) التسقية بالليزر هي عبارة عن تسخين سريع، تبريد ذاتي، ولا تتطلب عزل الفرن أو التبريد بالمبرد. إنها عملية معالجة حرارية صديقة للبيئة خالية من التلوث، والتي يمكن أن تكون سهلة لتنفيذ التبريد الموحد لأسطح العفن الكبيرة؛

2) نظرًا لأن سرعة التسخين بالليزر سريعة، فإن المنطقة المتأثرة بالحرارة صغيرة، وتبريد تسخين المسح السطحي هو تبريد تسخين محلي فوري، وبالتالي فإن تشوه القالب المعالج صغير جدًا؛

3) بسبب زاوية الاختلاف الصغيرة لشعاع الليزر، فإنه يتمتع بتوجيهية جيدة، ويمكنه تنفيذ التبريد المحلي الدقيق لسطح القالب من خلال نظام التوجيه الضوئي؛

4) يبلغ عمق الطبقة المتصلبة لتبريد سطح الليزر عمومًا 0.3 ~ 1.5 مم.

يشير التلدين بالليزر إلى عملية المعالجة الحرارية التي تستخدم الليزر لتسخين سطح المادة، وتعريض المادة لدرجات حرارة عالية لفترة طويلة من الزمن، ثم تبريدها ببطء. الغرض الرئيسي من هذه العملية هو تحرير الضغط، وزيادة ليونة وصلابة المادة، وإنتاج بنية مجهرية خاصة. يمكنه ضبط هيكل المصفوفة، تقليل الصلابة، تحسين الحبوب وإزالة الضغط الداخلي. في السنوات الأخيرة، أصبحت تكنولوجيا التلدين بالليزر أيضًا عملية جديدة في صناعة معالجة أشباه الموصلات، والتي يمكن أن تحسن بشكل كبير تكامل الدوائر المتكاملة.

تقنية تقوية الصدمات بالليزر هي نوع من التكنولوجيا العالية التي تستخدم موجة صدمة البلازما الناتجة عن شعاع الليزر القوي لتحسين قدرة المواد المعدنية على مقاومة التعب ومقاومة التآكل ومقاومة التآكل. إنه يتميز بمزايا عدم وجود منطقة متأثرة بالحرارة، واستخدام عالي للطاقة، ومعدل إجهاد مرتفع، وإمكانية تحكم قوية وتأثير تقوية ملحوظ. في الوقت نفسه، يتميز تقوية الصدمات بالليزر بخصائص إجهاد الضغط المتبقي الأعمق، والبنية المجهرية الأفضل وسلامة السطح، واستقرار حراري أفضل وعمر أطول. في السنوات الأخيرة، تطورت هذه التكنولوجيا بسرعة، وهي مفيدة جدًا في مجالات الطيران والدفاع الوطني. بالإضافة إلى ذلك، فإن دور استخدام الطلاء هو بشكل أساسي حماية قطعة العمل من حرق الليزر وتعزيز امتصاص طاقة الليزر، ومواد الطلاء شائعة الاستخدام هي الطلاء الأسود ورقائق الألومنيوم.

التقطيع بالليزر (LP)، والمعروف أيضًا باسم تقوية الصدمات بالليزر (LSP)، هي عملية مطبقة في مجال هندسة الأسطح، أي استخدام أشعة الليزر النبضية عالية الطاقة لإنشاء إجهاد متبقي في مادة لتحسين مقاومة الضرر لسطح المادة (مثل مقاومة التآكل ومقاومة التعب)، أو لتحسين قوة الجزء الرقيق من المادة لتعزيز صلابة سطح المادة.

على عكس معظم تطبيقات معالجة المواد، لا يستخدم LSP طاقة الليزر للمعالجة الحرارية لتحقيق النتائج المرجوة، ولكنه يستخدم بدلاً من ذلك تأثير الشعاع في التشغيل الآلي. شعاع ليزر عالي الطاقة مع سطح قطعة عمل مستهدفة بتأثير نبض قصير عالي الطاقة.

يضرب شعاع الضوء قطعة العمل المعدنية، ويبخر قطعة العمل على الفور إلى طبقة رقيقة من حالة البلازما ويطبق ضغط موجة الصدمة على قطعة العمل. في بعض الأحيان يتم ربط طبقة رقيقة من الكسوة غير الشفافة بقطعة العمل لتحل محل تبخر المعدن. للضغط، يتم التقاط البلازما (الماء عادةً) باستخدام مواد تكسية شفافة أخرى أو طبقات تداخل بالقصور الذاتي.

تنتج البلازما تأثير موجة الصدمة، مما يعيد تشكيل البنية المجهرية لسطح قطعة العمل عند نقطة التأثير، والذي بدوره يخلق تفاعلًا متسلسلًا لتمدد المعدن وضغطه. يمكن لضغط الضغط العميق الناتج عن هذا التفاعل أن يطيل عمر المكون.

تعد صناعة السبائك بالليزر تقنية جديدة لتعديل السطح، والتي يمكنها تحضير طلاء مركب من السيرميت المعزز ببلورات نانوية أحادية غير متبلورة على سطح الأجزاء الهيكلية وفقًا لظروف الخدمة المختلفة لمواد الطيران باستخدام شعاع ليزر عالي الكثافة للطاقة مع معدل تسخين وتكثيف مرتفع. بالمقارنة مع تقنية السبائك بالليزر، تتميز تقنية الكسوة بالليزر بخصائص معدل تخفيف أصغر للركيزة إلى المجمع المنصهر، ومنطقة أصغر متأثرة بالحرارة، وتشوه حراري أصغر لقطعة العمل ومعدل خردة أصغر لقطعة العمل بعد معالجة الكسوة بالليزر. يمكن أن تعمل الكسوة بالليزر على تحسين الخصائص السطحية للمواد بشكل كبير، ويمكن إصلاحها بسبب تآكل المواد، بكفاءة عالية وسرعة عالية وحماية البيئة الخضراء وعدم التلوث والأداء الجيد لقطعة العمل بعد المعالجة.

الكسوة بالليزرتعد التكنولوجيا أيضًا إحدى تقنيات تعديل السطح الجديدة التي تمثل اتجاه التطوير ومستوى هندسة السطح. أصبحت تقنية الكسوة بالليزر نقطة ساخنة في دراسة تعديل سطح سبائك التيتانيوم نظرًا لمزاياها المتمثلة في عدم التلوث والترابط المعدني بين الطلاء والركيزة. يعد طلاء السيراميك الكسوة بالليزر أو الطلاء المركب المقوى بجزيئات السيراميك طريقة فعالة لتحسين مقاومة التآكل السطحي لسبائك التيتانيوم. وفقًا لظروف العمل الفعلية، يتم اختيار نظام المواد المناسب، ويمكن تحقيق أفضل متطلبات العملية من خلال تقنية الكسوة بالليزر. يمكن لتقنية الكسوة بالليزر إصلاح الأجزاء التالفة المختلفة، مثل شفرات المحرك الهوائي.

الفرق بين صناعة السبائك السطحية بالليزر وتكسية الأسطح بالليزر هو أن طبقة صناعة السبائك تتشكل عن طريق خلط عناصر صناعة السبائك المضافة وسطح الركيزة في الحالة السائلة. تهدف الكسوة السطحية بالليزر إلى إذابة كل الطلاء المسبق وإذابة سطح الركيزة، بحيث تشكل طبقة الكسوة ومواد الركيزة مزيجًا معدنيًا وتحافظ على تكوين طبقة الكسوة دون تغيير بشكل أساسي. تُستخدم تقنية صناعة السبائك بالليزر والكسوة بالليزر بشكل أساسي لتحسين مقاومة التآكل السطحي ومقاومة التآكل ومقاومة درجات سبائك التيتانيوم.

في الوقت الحاضر، تم استخدام تقنية الكسوة بالليزر على نطاق واسع في إصلاح وتعديل الأسطح المعدنية، ولكن على الرغم من أن الكسوة بالليزر التقليدية تتمتع بمزايا وخصائص المعالجة المرنة، وإصلاح الأشكال، والإضافات المخصصة، وما إلى ذلك، إلا أن كفاءة العمل منخفضة، و لا يمكن تلبية احتياجات الإنتاج والمعالجة واسعة النطاق والسريعة المطلوبة في بعض مجالات الإنتاج. من أجل تلبية الطلب على الإنتاج الكبير والسرعة العالية وتحسين كفاءة الكسوة، ظهرت تكنولوجيا الكسوة بالليزر عالي السرعة إلى حيز الوجود.

معالجة النقش بالليزر هي استخدام تكنولوجيا التحكم العددي كأساس، وشعاع الليزر عالي الطاقة المسقط على سطح المادة، واستخدام التأثير الحراري بالليزر، وسطح المادة لإنتاج نمط واضح من عملية المعالجة بالليزر. إن التشوه الجسدي لمواد المعالجة في الذوبان الفوري والتغويز تحت إشعاع النقش بالليزر يمكن أن يجعل النقش بالليزر يحقق غرض المعالجة. النقش بالليزر هو استخدام الليزر لكتابة الكلمات على الكائن، وهذه التقنية نحتت الكلمة بدون علامات، وسطح الكائن أملس ومسطح، ولن تتآكل الكتابة. وتشمل ميزاته ومزاياه ما يلي: الأمان والموثوقية؛ دقيقة ورائعة، يمكن أن تصل الدقة إلى 0.02 مم؛ يوفر حماية البيئة، وتجهيز حفظ المواد؛ سرعة عالية، نقش عالي السرعة وفقًا لنمط الإخراج؛ تكلفة منخفضة، لا يقتصر على عدد المعالجة.

تستخدم هذه العملية تقنية الكسوة بالليزر، واستخدام فوهة تشعيع الليزر التي تنقل تدفق المسحوق، وتذوب مسحوق العناصر أو السبائك مباشرة، وبعد مغادرة شعاع الليزر، يصلب سائل السبائك بسرعة، لتحقيق صب سريع للسبائك. في الوقت الحاضر، تم استخدامه على نطاق واسع في النمذجة الصناعية، وتصنيع الآلات، والفضاء، والجيش، والهندسة المعمارية، والسينما والتلفزيون، والأجهزة المنزلية، والصناعات الخفيفة، والطب، وعلم الآثار، والثقافة والفن، والنحت، والمجوهرات وغيرها من المجالات.

في الوقت الحاضر، يتم استخدام المعالجة السطحية بالليزر وتكنولوجيا التصنيع المضافة والعمليات والمعدات على نطاق واسع في المعادن وآلات التعدين والعفن والطاقة البترولية وأدوات الأجهزة والنقل بالسكك الحديدية والفضاء والآلات وغيرها من الصناعات.

الطلاء الكهربائي بالليزر هو تقنية جديدة للطلاء الكهربائي بشعاع عالي الطاقة، وهي ذات أهمية كبيرة لإنتاج وإصلاح الأجهزة الإلكترونية الدقيقة والدوائر المتكاملة واسعة النطاق. في الوقت الحاضر، على الرغم من أن مبادئ الطلاء بالليزر، والاستئصال بالليزر، وترسيب ليزر البلازما، وحقن الليزر لا تزال قيد البحث، إلا أن التكنولوجيا قيد الاستخدام بالفعل. عندما يتم تشعيع ليزر مستمر أو ليزر نبضي على سطح الكاثود لحوض الطلاء الكهربائي، لا يمكن تحسين معدل ترسيب المعدن بشكل كبير فحسب، بل يمكن أيضًا الحصول على الطلاء غير المحمي بالهندسة المعقدة المتوقعة من خلال التحكم في المسار شعاع الليزر عن طريق الكمبيوتر.

بالمقارنة مع الطلاء الكهربائي العادي، مزاياه هي:

(1) سرعة الترسيب سريعة، مثل طلاء الذهب بالليزر حتى 1 ميكرومتر / ثانية، طلاء النحاس بالليزر حتى 10 ميكرومتر / ثانية، طلاء الذهب النفاث بالليزر حتى 12 ميكرومتر / ثانية، طلاء النحاس النفاث بالليزر حتى 50 ميكرومتر / ثانية؛

(2) يحدث ترسيب المعدن فقط في منطقة تشعيع الليزر، ويمكن الحصول على طلاء الترسيب المحلي دون استخدام تدابير التدريع، وبالتالي تبسيط عملية الإنتاج؛

(3) تم تحسين قوة ربط الطلاء بشكل كبير؛

(4) من السهل تحقيق التحكم الآلي.

(5) حفظ المعادن الثمينة؛

(6) توفير الاستثمار في المعدات ووقت المعالجة.

Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. هي مؤسسة ذات تقنية عالية متخصصة في البحث والتطوير وتصنيع وبيع آلة الكسوة بالليزر الأوتوماتيكية وآلة الكسوة بالليزر عالية السرعة وآلة التبريد بالليزر وآلة اللحام بالليزر ومعدات الطباعة بالليزر ثلاثية الأبعاد. منتجاتنا فعالة من حيث التكلفة وتباع محليًا وخارجيًا. إذا كنت مهتمًا بمنتجاتنا، فيرجى الاتصال بنا على bob@gshenglaser.com.