Pengerasan laser ialah proses rawatan permukaan industri yang menggunakan pancaran laser berkuasa tinggi untuk memanaskan dengan cepat dan kemudian memadamkan bahagian logam untuk meningkatkan kekerasan dan rintangan haus.Pengerasan laser dalamanmembawa proses ini ke bahagian dalam komponen logam untuk mengeraskan lubang dan rongga dalaman secara selektif. Walaupun kedua-dua kaedah bergantung pada tenaga laser untuk mengubah sifat bahan, mekanisme dan aplikasinya berbeza.
Dalam artikel ini, kami akan memeriksa pengerasan laser konvensional dahulu dan kemudian meneroka perkara yang menjadikan pengerasan laser dalaman unik. Kami akan membandingkan kaedah pemanasan, kedalaman pengerasan, kekerasan yang boleh dicapai, struktur mikro yang terjejas, had dan aplikasi ideal bagi setiap proses. Memahami keupayaan kedua-dua pendekatan berasaskan laser ini memberikan gambaran tentang teknik yang paling sesuai untuk keperluan kekerasan tertentu.
Gambaran Keseluruhan Pengerasan Laser
Pengerasan laser, atau pengerasan permukaan laser, ialah proses terma yang mantap digunakan untuk meningkatkan kekerasan dan ketahanan permukaan komponen logam. Laser berkuasa tinggi dengan tepat memanaskan lapisan atas bahan kerja ke dalam kolam cair yang kemudiannya hilang dengan cepat dan padam.
Kecerunan terma yang melampau ini mendorong transformasi mikrostruktur martensit yang memberikan kekerasan permukaan 2 hingga 5 kali lebih besar. Mekanisme utama yang terlibat termasuk:
- Pencairan dan pemejalan pantas lapisan permukaan nipis
- Pembentukan fasa yang lebih lembut seperti ferit/pearlit ditekan
- Pembentukan struktur mikro martensit semasa pelindapkejutan pantas
- Pengukuhan larutan pepejal daripada pembubaran karbida
- Penapisan bijirin martensit
Pengerasan laser memberikan pengerasan terpilih hanya jika diperlukan, herotan yang minimum dan hasil yang konsisten. Had termasuk keperluan garis pandang dan terutamanya kesan pengerasan permukaan.
Bagaimana Pengerasan Laser Dalaman Berbeza
Pengerasan laser dalaman telah dibangunkan untuk mengatasi had garis penglihatan pengerasan laser konvensional. Ia membolehkan permukaan dalam lubang, rongga dan lekukan dikeraskan secara selektif menggunakan penghantaran pancaran laser dalaman.
Pancaran laser dihantar melalui kabel gentian optik ke ruang dalaman. Kanta pemfokus kemudian menghalakan pancaran ke kawasan permukaan dalaman apabila bahan kerja berputar. Ini membolehkan geometri dalaman melengkung dikeraskan tanpa garis pandang luaran langsung.
Perbezaan utama berbanding dengan pengerasan laser luaran termasuk:
- Pengerasan permukaan dalaman sehingga 60mm diameter dalam
- Ketumpatan kuasa yang lebih rendah diperlukan di dalam ruang terkurung
- Meningkatkan kedalaman pengerasan sehingga 6mm dari permukaan
- Keupayaan untuk mengeras permukaan cekung dan dinding sisi
- Pemanasan atau perubahan warna luaran yang minimum
- Terhad kepada permukaan silinder dan geometri
- Bergantung pada teknologi laser gentian yang kurang mantap
Kesan pengerasan yang lebih mendalam terhasil daripada peningkatan masa pendedahan laser pada setiap bahagian permukaan dalaman yang berputar. Ini membolehkan haba menembusi lebih jauh ke dalam.
Kekerasan Boleh Dicapai dan Kawasan Logam Terjejas
Dalam pengerasan laser standard, ketumpatan kuasa tinggi dengan cepat memanaskan lapisan nipis kurang daripada 1mm dalam sebelum meresap ke dalam logam asas yang lebih sejuk. Ini mengakibatkan pengerasan terutamanya dalam 0.1-0.5mm dari permukaan atas. Kekerasan berkisar antara 50 hingga 70 HRC bergantung kepada aloi logam.
Pengerasan laser dalaman boleh menghasilkan kekerasan sehingga 60 HRC beberapa milimeter di bawah permukaan. Kedalaman pengerasan yang meningkat berguna untuk aplikasi di mana rintangan haus yang lebih besar diperlukan di bawah permukaan. Walau bagaimanapun, zon yang terjejas kekerasan masih disetempat seperti pengerasan laser.
Perubahan Mikrostruktur
Dalam kedua-dua proses, pemanasan dan penyejukan permukaan yang cepat mendorong pembentukan struktur mikro martensit. Ini menggantikan pearlit dan ferit yang lebih lembut untuk meningkatkan kekerasan dan kekuatan. Mekanisme penghalusan bijirin, transformasi karbida, dan pengukuhan larutan pepejal berlaku.
Perbezaannya terletak pada kedalaman bahawa perubahan mikrostruktur ini meluas di bawah permukaan, menjadi lebih mendalam dengan pengerasan laser dalaman. Walau bagaimanapun, tahap kekerasan yang dicapai akhirnya boleh dibandingkan.
Aplikasi dan Had yang Ideal
Pengerasan laser luaran berfungsi dengan baik untuk permukaan komponen luaran yang rata atau berkontur. Pengerasan laser dalaman secara khusus membolehkan lubang dan rongga silinder dalaman dikeraskan secara selektif tanpa dibongkar.
Contoh aplikasi termasuk:
Pengerasan laser – Gear, aci, injap, bilah turbin, acuan tekan
Pengerasan laser dalaman – Silinder enjin, laras meriam, silinder hidraulik, laras penyemperit, perlumbaan galas
Had termasuk keperluan untuk akses garis pandang langsung dalam pengerasan laser dan geometri silinder khusus untuk pengerasan dalaman. Kaedah alternatif mungkin berfungsi lebih baik untuk bentuk yang kompleks.
Secara ringkasnya, pengerasan laser dalaman menyediakan keupayaan khusus untuk mengeras permukaan dalaman di luar jangkauan pengerasan laser luaran. Memahami kelebihan dan batasan perbandingan membantu mengenal pasti pendekatan pengerasan laser yang optimum berdasarkan lokasi pengerasan, kedalaman dan geometri komponen yang dikehendaki. Dengan dua pilihan berasaskan laser kini tersedia, jurutera boleh menentukan teknik terbaik untuk setiap keperluan kekerasan aplikasi.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. ialah syarikat berteknologi tinggi yang mengkhusus dalam R&D, pembuatan dan penjualan mesin pelapisan laser automatik, mesin pelapisan laser berkelajuan tinggi, mesin pelindapkejutan laser, mesin kimpalan laser dan peralatan percetakan 3D laser. Produk kami adalah kos efektif dan dijual di dalam dan luar negara. Jika anda berminat dengan produk kami, sila hubungi kami dibob@gshenglaser.com.