Термическая обработка

Лазерная термообработка, также известная как лазерное поверхностное упрочнение, представляет собой процесс модификации поверхности, используемый для увеличения износостойкости или продления срока службы элементов, начиная от бытовых приборов до деталей для сборки автомобилей и оборудования для тяжелой промышленности, и транспорта. Лазерное упрочнение (закалка) чаще всего используется для стальных и чугунных материалов. Лазеры преобразуют целевые области на металлических деталях путем контролируемого местного нагрева при сохранении металлургических свойств основного материала.

Поглощение зависит от типа материала, содержания углерода, микроструктуры, состояния поверхности, размера и геометрии и, как правило, ограничивается поверхностным слоем. Глубина упрочнения (закалки) от 
0,2–3,0 мм. Нагретую область можно контролировать с помощью оптики, формирующей луч. В результате лазерная термообработка обеспечивает производителям точный и контролируемый процесс изменения их оснастки и оборудования для повышения износостойкости.

Поперечное сечение вала, упрочненного (закаленного) лазером

Лазерная закалка с помощью волоконного лазера 6 кВт компании IPG, предоставленного PRECO

Типичные скорости процесса находятся в диапазоне от 10 до 150 см в минуту. Глубина упрочнения (закалки) будет уменьшаться по мере увеличения скорости. Достижимая глубина будет зависеть от состава сплава. Типичная ширина значений прохода, достигаемая с помощью легкодоступного оборудования, составляет от 0,5 мм до 5 см. Большие или меньшие значения возможны при использовании специализированных установок. 

Выбор режима работы лазера для упрочнения (закалки) во многом зависит от самой детали. Для упрочнения (закалки) требуются непрерывные лазеры, например для закалки токопроводящей дорожки (печатного проводника) во многих промышленных инструментах. Для некоторых сложных деталей требуются импульсные лазеры, например YLPN Мега импульсные иттербиевые импульсные лазеры компании IPG. 

Большинство лазеров с ближней ИК областью спектра можно использовать для упрочнения (закалки) различных металлов и сплавов, а основным параметром для отверждения материала до желаемой глубины и твердости является мощность лазера. Материалы на основе железа легко поглощают длину волны 1 микрон, исключая необходимость предварительного нанесения покрытий на абсорбирующие части, как при использовании СО₂ лазеров.

Диодные лазеры и высокомощные волоконные лазеры компании IPG используются для тепловой обработки. Их преимущества заключаются в более высокой выходной мощности, гибкости доставки луча по оптоволокну, компактном размере, высокой надежности за счет горячего резервирования и более высокой степенью преобразования электрической энергии в оптическую, превышающие эти показатели у диодных лазеров киловаттного класса.