Analisis Komprehensif Fitur Teknologi Pengerasan Laser dan Penelitian Proses

6 Juni 2020

1. Prinsip-prinsip Teknis dan Keunggulan Inti

Teknologi pengerasan laser menggunakan sinar laser dengan kepadatan energi tinggi sebagai sumber panas. Sinar laser, yang dihasilkan oleh sistem laser, ditransmisikan dan difokuskan melalui sistem optik yang tepat untuk membentuk titik kepadatan energi tinggi, memungkinkan perlakuan panas yang akurat pada permukaan substrat logam. Proses ini secara signifikan mengungguli metode tradisional seperti pengerasan api dan pengerasan induksi frekuensi menengah dan tinggi, terutama karena kontrol yang tepat dari energi sinar laser. Sinar laser yang berbentuk memiliki karakteristik unik seperti kepadatan energi yang tinggi dan arah yang sangat baik.

2. Fitur Proses Dasar
1. Kekerasan Permukaan Sangat Tinggi

Kekerasan permukaan setelah pengerasan laser secara signifikan lebih tinggi daripada proses pengerasan konvensional, dengan peningkatan kekerasan mulai dari 5% hingga 20%. Peningkatan kekerasan yang signifikan ini terutama disebabkan oleh struktur martensit berbutir halus yang terbentuk selama proses pemanasan dan pendinginan laser yang cepat.

2. Kontrol yang Tepat untuk Lapisan yang Mengeras
  • Ketebalan lapisan pengerasan yang efektifdapat dikontrol dalam kisaran 0.2-1.0mm
  • Lebar pita tunggal yang dikeraskanMulai dari 1,5 hingga 60mm
  • Perawatan tumpang tindih multi-pass didukung, memungkinkan pengerasan seragam di area yang luas.
3. Zona Terkena Panas Minimal dan Deformasi

Zona yang terpengaruh panas (HAZ) pada antarmuka antara lapisan yang dikeraskan dan bahan dasar sangat kecil, biasanya berkisar antara 0,3 hingga 1,5 mm. Karakteristik masukan panas lokal ini secara efektif mengontrol deformasi keseluruhan benda kerja, sehingga proses ini sangat sesuai untuk penguatan permukaan komponen presisi.

4. Implementasi Proses yang Fleksibel

Jarak kerja antara kepala pemrosesan dan permukaan benda kerja dipertahankan dalam kisaran 100-300mm, menyediakan ruang yang cukup untuk implementasi proses. Teknologi ini mendukung pengerasan presisi lokal dan juga cocok untuk perlakuan panas yang disesuaikan untuk geometri yang kompleks, menampilkan fleksibilitas dan kontrol proses yang luar biasa.

3. Mekanisme Penguatan Material

Pengerasan laser adalah salah satu teknologi utama untuk memperkuat permukaan material. Selama proses pengerasan laser, pemanasan dan pendinginan laser yang cepat pada permukaan material mengarah pada pembentukan martensit pelat halus karbon tinggi, austenit dengan kerapatan dislokasi tinggi, sorbite, dan karbida keras. Struktur mikro ini secara signifikan meningkatkan ketahanan aus dan ketahanan korosi material, sehingga meningkatkan sifat permukaan benda kerja.

4. Penelitian Parameter Proses

Penelitian yang ada telah mengungkapkan bagaimana perubahan daya laser dan kecepatan pemindaian selama pengerasan transformasi fase laser mempengaruhi kedalaman dan kekerasan dari lapisan yang mengeras. Namun demikian, penelitian mengenai faktor-faktor yang memengaruhi proses pendinginan lelehan relatif terbatas. Meskipun beberapa deformasi terjadi setelah pendinginan lelehan, proses ini memungkinkan lapisan yang mengeras lebih dalam, sehingga sangat berharga untuk aplikasi.

Desain dan Metode Eksperimental

Eksperimen pendinginan lelehan laser dilakukan dengan menggunakan Baja 42CrMo, yang berfokus pada analisis bagaimana daya laser dan kecepatan pemindaian memengaruhi struktur dan performa yang dihasilkan. A Laser serat YLS-3000 digunakan untuk pendinginan lelehan permukaan, dengan sampel yang diambil dari bagian tengah area yang diolah untuk analisis lebih lanjut.

Bahan dan Pengujian
  • Bahan: Baja struktural paduan 42CrMo
  • Dimensi: 20mm x 20mm x 11mm
  • Kekerasan dasar: 310 HV
  • Kekasaran permukaan: 3.0
  • Komposisi kimia:
    • 0,54% C
    • 1.32% Cr
    • 0,39% Mo
    • 0,45% Si
    • 0,78% Mn
    • Keseimbangan: Fe
Metode Pengujian
  • Struktur mikro dari lapisan yang mengeras diamati dengan menggunakan Stereomikroskop ZEISS Imager.A2m dan Mikroskop elektron pemindaian Hitachi S-3400
  • Pengujian kekerasan menggunakan penguji kekerasan Vickers beban kecil domestik
  • Kedalaman lapisan yang mengeras ditentukan dengan menggunakan Kekerasan Vickers dikombinasikan dengan gambar metalografi
5. Hasil dan Analisis Eksperimental

Hasil eksperimen menunjukkan bahwa kedalaman lapisan yang mengeras meningkat dengan daya laser yang lebih tinggi dan kecepatan pemindaian yang lebih rendah, sedangkan kedalamannya berkurang dengan daya laser yang lebih rendah dan kecepatan pemindaian yang lebih tinggi. Di antara semua faktor ini, daya laser memiliki dampak yang lebih signifikan pada kedalaman lapisan yang dikeraskan. Temuan ini memberikan dasar yang penting untuk mengoptimalkan parameter proses.

6. Kesimpulan dan Inovasi Greenstone-Tech

Melalui penelitian proses yang sistematis dan optimalisasi parameter, Greenstone-Tech terus meningkatkan kinerja teknologi pengerasan laser. Kami menyediakan solusi penguatan permukaan yang tepat dan efisien kepada pelanggan kami untuk memenuhi beragam kebutuhan peningkatan kinerja komponen di berbagai industri.