1. اصول فنی و مزایای اصلی
فناوری سختکاری لیزری از یک پرتو لیزر با چگالی انرژی بالا به عنوان منبع حرارتی استفاده میکند. پرتو لیزر که توسط یک سیستم لیزری تولید میشود، از طریق یک سیستم اپتیکی دقیق منتقل و متمرکز میگردد تا یک نقطه با چگالی انرژی بالا ایجاد کند و امکان عملیات حرارتی دقیق را بر روی سطح زیرلایه فلزی فراهم آورد. این فرآیند به دلیل کنترل دقیق انرژی پرتو لیزر، به طور قابل توجهی از روشهای سنتی مانند سختکاری با شعله و سختکاری القایی با فرکانس متوسط و بالا برتر است. تابش لیزری شکلیافته دارای ویژگیهای منحصربهفردی مانند چگالی انرژی بالا و جهتگیری عالی است.
2. ویژگیهای اساسی فرآیند
1. سختی سطحی فوقالعاده بالا
سختی سطح پس از سختکاری با لیزر بهطور قابلتوجهی بالاتر از فرآیندهای سختکاری متعارف است، با افزایش سختی در محدودهٔ ۵۱TP3T به ۲۰۱TP3T. این افزایش قابلتوجه در سختی عمدتاً ناشی از ساختار مارتنزیتی با دانههای ریز است که در فرایند سریع گرم و سرد شدن لیزر تشکیل میشود.
2. کنترل دقیق لایه سختشده
- ضخامت مؤثر لایه سختشدهقابل کنترل در محدودهٔ ۰.۲-۱.۰ میلیمتر
- عرض باند سختشدهٔ تکی: از ۱.۵ تا ۶۰ میلیمتر
- از درمانهای همپوشانی چندمرحلهای پشتیبانی میشود که امکانپذیر میسازد. سختکاری یکنواخت در مناطق وسیع.
3. ناحیه تأثیر حرارت حداقلی و تغییر شکل
منطقه تحت تأثیر حرارت (HAZ) در رابط بین لایه سختشده و ماده پایه بسیار کوچک است و معمولاً در محدوده ۰.۳ تا ۱.۵ میلیمتر. این ویژگی ورودی گرمایی موضعی بهطور مؤثر تغییر شکل کلی قطعه را کنترل میکند و این فرایند را بهویژه برای تقویت سطحی قطعات دقیق مناسب میسازد.
4. پیادهسازی انعطافپذیر فرآیند
فاصلهٔ کاری بین سر پردازش و سطح قطعه در محدودهٔ ۱۰۰-۳۰۰ میلیمتر, ، فراهم کردن فضای کافی برای پیادهسازی فرآیند. این فناوری از سختکاری موضعی دقیق و همچنین برای تصفیه حرارتی سفارشی برای هندسههای پیچیده، با نمایش انعطافپذیری و کنترل استثنایی فرآیند.
3. مکانیزم تقویت ماده
سختکاری لیزری یکی از فناوریهای کلیدی برای تقویت سطحی مواد است. در طول فرآیند سختکاری لیزری، گرمایش و سرمایش سریع لیزر بر سطح ماده منجر به تشکیل مارنسیت صفحه ریز کربنبالا, آستنیت با چگالی بالای دیسلوکیشن, سوربیت, ، و کاربیدهای سخت. این ریزساختارها بهطور قابلتوجهی مقاومت در برابر سایش و خوردگی ماده را افزایش داده و خواص سطحی قطعه کار را بهبود میبخشند.
4. پژوهش پارامتر فرآیند
تحقیقات موجود نشان داده است که چگونه تغییرات در توان لیزر و سرعت اسکن در طول سختکاری با تبدیل فاز لیزر بر روی ... تأثیر میگذارد. عمق و سختی لایهٔ سختشده. با این حال، پژوهش دربارهٔ عوامل مؤثر بر فرآیندهای آبخنککاری مذاب نسبتاً محدود است. اگرچه پس از آبخنککاری مذاب مقداری تغییر شکل رخ میدهد، این فرآیند امکان ایجاد لایههای سختشدهٔ عمیقتر را فراهم میکند و آن را برای کاربردها بسیار ارزشمند میسازد.
طراحی و روشهای تجربی
آزمایشهای آبخنککاری ذوب لیزری با استفاده از فولاد ۴۲کروممولیبدن, ، با تمرکز بر تحلیل اینکه توان لیزر و سرعت اسکن چگونه بر ساختار و عملکرد حاصل تأثیر میگذارند. یک لیزر فیبری YLS-3000 برای آبقرق کردن ذوب سطحی استفاده شد و نمونههایی از وسط نواحی تحتدرمان برای تحلیلهای بیشتر برداشت شد.
مواد و آزمونها
- مواد: فولاد ساختاری آلیاژی 42CrMo
- ابعاد: ۲۰×۲۰×۱۱ میلیمتر
- سختی پایه: ۳۱۰ ولت ولتاژ بالا
- زبری سطح: 3.0
- ترکیب شیمیایی:
- 0.54% C
- ۱.۳۲۱ تیپی۳تی کر
- 0.39% مو
- 0.45% سی
- 0.78% منگنز
- تعادل: آهن
روشهای آزمون
- ریزساختار لایهٔ سختشده مشاهدهشده با استفاده از یک استریومیکروسکوپ ZEISS Imager.A2m و میکروسکوپ الکترونی روبشی Hitachi S-3400
- آزمون سختی با استفاده از یک تستکننده سختی ویکرز خانگی برای قطعات کوچک
- عمق لایه سختشده با استفاده از سختی ویکرز در ترکیب با تصاویر متالوگرافی
5. نتایج تجربی و تحلیل
نتایج تجربی نشان میدهند که با افزایش ... عمق لایه سختشده افزایش مییابد. توان لیزر بالاتر و سرعت اسکن پایینتر, ، در حالی که عمق با توان لیزر کمتر و سرعت اسکن بالاتر. در میان این عوامل، توان لیزر تأثیر قابلتوجهی بر عمق لایه سختشده دارد. این یافته مبنای مهمی برای بهینهسازی پارامترهای فرآیند فراهم میکند.
6. نتیجهگیری و نوآوری گریناستون-تک
از طریق پژوهش سیستماتیک فرآیند و بهینهسازی پارامترها، گریناستون-تک بهطور مداوم عملکرد فناوری سختکاری لیزری را ارتقا میدهد. ما به مشتریان خود راهحلهای دقیق و کارآمد تقویت سطحی ارائه میدهیم تا نیازهای متنوع بهبود عملکرد قطعات را در صنایع گوناگون برآورده سازیم.
