Lézeres oltóberendezés

A kísérlethez az iLAM-D-1004 lézeres kioltó berendezést használták. A berendezés az 1. ábrán látható. Fő konfigurációja a következő: 6 tengelyes KUKA robot, 3000 W-os Laserline félvezető lézer, lézeres kioltófej foltméret-beállítási tartománya 3.5 mm.3.5mm-21mm21 mm, ezen felül a rendszer kétszínű infravörös hőmérővel és 900-1500 ℃ zárt hurkú hőmérséklet-szabályozó szoftverrel van felszerelve.

Száloptikai fej LLK-C Száloptikai csatlakozó modul Kollimációs egység Kétirányú beállítási alakító modul Kétszínű infra hőmérő Hőmérő csatlakozó 90°-os nyalábosztó modul Fókuszáló tükör modul Védőtükör modul

A 2. ábra 5. része egy kétszínű hőmérő, a Laser Line AutoZoom kétirányú beállítású formázó modul, amely alkalmas közepes és nagy teljesítményű ipari alkalmazásokhoz tartozó hűtőfejek hűtésére. Az állítható és egyenletesen elosztott téglalap alakú folt különböző méretű alkatrészek felületkezelésére alkalmazható. A változtatható foltú lencsecsoport a motor meghajtásával állíthatja be a homogenizált négyzet alakú folt hosszát. A beépített motorhajtás szabványos 0-10V analóg vezérlést tud választani, tápellátási igény: 24V/3A; a lencse infravörös pirométerrel is felszerelhető a zárt hurkú hőmérséklet-szabályozás eléréséhez.

Zárt hurkú hőmérséklet-szabályozás

Zárt hurkú hőmérséklet-szabályozás A LASCON® egy lézervezérlő szoftver hőmérséklet-szabályozott lézeres megmunkáláshoz. A feldolgozási hőmérsékletet egy kétszínű pirométer érzékeli. A fő alkalmazások közé tartozik a lézeres edzés, a mikroedzés és a lézerhegesztés (különösen a műanyagok lézerhegesztése), valamint minden olyan folyamat, amely a munkadarab hőmérsékletének emelkedését okozza, például az indukciós fűtés. A LASCON® vezérli, optimalizálja és felügyeli a lézerfolyamatokat. Egy egyszerű lézerfolyamat-szkript programozási nyelv használatával a LASCON® képes meghatározni a jó és a rossz lézermegmunkálást, és könnyen kiszűri a hibás alkatrészeket a lézerrel támogatott gyártásban. A szoftver speciálisan kifejlesztett hardverkomponenseket támogat, mint például az LPC04 vezérlő, integrálva a nagysebességű infravörös pirométereket, lézermegmunkáló fejeket, kalibráló egységeket és adaptereket. Könnyű integráció gépekbe és gyári berendezésekbe. A teljes szoftvercsomag különböző egységekre van osztva, és TCP/IP protokollon keresztül kommunikál.

Az anyagkioltás elve az, hogy az anyagot egy bizonyos hőmérsékletre melegítik a kritikus Ac1 (738°C) vagy Ac3 (912°C) hőmérséklet fölé, majd egy ideig melegen tartják, hogy az anyagszerkezet teljesen vagy részlegesen ausztenitesedjen, majd gyorsan szobahőmérsékletre hűtik a martenzites átalakulás kritikus hűtési sebességénél nagyobb sebességgel. Látható, hogy a lézeres kioltási hőmérsékletnek nyilvánvaló és fontos hatása van a kioltási minőségre, és a kioltási hőmérsékletet a kioltási folyamat paraméterei határozzák meg. A különböző kioltási folyamat paraméterek különböző kioltási hőmérsékleteket határoznak meg. A kioltási hőmérséklet az ismételt kioltási folyamatoknál is intuitívabb paraméter. Ezért a lézeres kioltási folyamat során általában infravörös monitorozást alkalmaznak az anyag kioltási hőmérsékletének valós idejű mérésére, és a kioltási hőmérsékletet ésszerű tartományon belül szabályozzák. A hőmérséklet zárt hurkú visszacsatoló rendszert használnak a lézeres kioltási folyamat paramétereinek (főleg a lézer teljesítményének) valós idejű beállítására, hogy a kioltási hőmérsékletet megfelelő értéken stabilizálják.

Folyamat teszt

A kísérleti anyag előedzett 2738-as műanyag formaacél, amelynek előedzési keménysége 29-33 HRC. Ezt az anyagot főként nagy műanyag formákban és formakeretekben használják, például autó lökhárítókban, tévékészülék-burkolatokban stb.

A lézeres kioltással kapcsolatos szakirodalom korai szakaszban végzett kutatása alapján előzetes kísérleti tervet végeztek. A kioltás formája egymenetes kioltás volt. A lézerfolt mérete 10 mm * 10 mm, a folt pásztázási sebessége pedig 10 mm/s volt, amelyeket fix értékekre állítottak be. A kísérleti hordozó méretének a kioltás minőségére gyakorolt ​​hatását figyelmen kívül hagyták. A lézer abszorpciós sebességét a kísérleti anyag által 100%-nak feltételezték. Az anyag kioltási keménységének és a megkeményedett réteg vastagságának változásának érzékelésére szolgáló különböző kioltási hőmérsékletek beállításával a lézer tényleges fényteljesítménye kiszámítható és valós időben megjeleníthető a hőmérséklet-szabályozó szoftveres konverzió révén.

Az 5. ábra a kioltási felület feltételeit mutatja 6 paramétercsoport mellett. Kioltás után az 1# és 2# felületi oxidációja sekély, a kioltási hőmérséklet alacsony, az aljzat csiszolása által hagyott nyomok jól láthatók, és az 1# egymenetes kioltási szélessége viszonylag kicsi; kioltás után a 3#, 4# és 5# felületi oxidációja mérsékelt, alapvetően elfedi az aljzat csiszolása által hagyott nyomokat, és a kioltási hőmérséklet mérsékelt; kioltás után a 6# felületi oxidációja jelentős, felületi hámlasztás van, és a kioltási hőmérséklet viszonylag magas.

Felületi keménységvizsgálat

A kioltási keménységet Leeb keménységmérővel mérték. A konkrét mérési értékeket a 2. táblázat mutatja. A keménységértékből látható, hogy az 1#-os kioltási hőmérséklet nyilvánvalóan elégtelen, a kioltási keménység alacsony és erősen ingadozik; a 2#-os átlagos kioltási keménység 52.9 HRC, és a keménységérték kissé ingadozik, de az előedzett 2738-as műanyag formaacél anyagtulajdonságaitól függően a kioltási keménység elérheti az 55 HRC-t. Nyilvánvaló, hogy a 2#-os kioltási hőmérséklet kissé elégtelen; a 3#, 4#, 5# és 6#-os kioltási keménységértékek mind 55 HRC felett vannak, az 5#-os kioltási keménység közel 60 HRC, a keménységingadozási tartomány körülbelül 1 HRC; A kioltási felület állapota és a kioltási keménység alapján előzetesen úgy véljük, hogy 10 mm * 10 mm-es foltméret és 10 mm/s foltszkennelési sebesség mellett a kioltási hőmérséklet ésszerű tartománya 1200 ℃ - 1400 ℃, a megfelelő lézer teljesítménysűrűség-tartomány 1680-1980 W/cm2, a lézer felületi energiasűrűség-tartomány pedig 840-990 J/cm2, amelyek közül az 5#-os kioltási folyamatparaméterek az optimális paraméterek ehhez a kísérlethez.

A megkeményedett réteg vastagsága

Egyetlen edzési eljárás keresztmetszetét vágták ki egy metallográfiai minta elkészítéséhez. A keresztmetszetet 4%-os salétromsav-alkohol oldattal korrodálták. A Vickers keménységmérővel végzett vizsgálat kimutatta, hogy az edzett réteg effektív mélysége az edzett felülettől az egyetlen edzett hőhatásövezet határáig terjedt. A 4#-os minta effektív edzési mélysége 0.9 mm volt, amint az a 6. ábrán látható. A hordozótól az edzett réteg felületéig mért keménységi értékeket a 3. táblázat mutatja.

6. ábra 4#-es Vickers-keménységvizsgálati minta 50X	3. táblázat A 4#-os minta Vickers-keménységi értéke