Aplicação e desenvolvimento da tecnologia de processamento a laser?

Processamento a laserrefere-se ao uso do efeito térmico gerado pelo feixe de laser projetado na superfície do material para concluir o processo de processamento, incluindo soldagem a laser, corte a laser, modificação de superfície, marcação a laser, perfuração a laser e microusinagem. Use feixes de laser para realizar vários processamentos em materiais, como perfuração, corte, riscagem, soldagem, tratamento térmico, etc. O laser pode ser adaptado para o processamento e fabricação de qualquer material, especialmente no processamento e fabricação de ocasiões especiais e materiais especiais com precisão e requisitos especiais, e desempenha um papel insubstituível.

1. O Princípio do Processamento a Laser

O processamento a laser é irradiar o feixe de laser para a superfície da peça de trabalho e usar a alta energia do laser para cortar, derreter o material e alterar as propriedades da superfície do objeto. Como o processamento a laser é um processamento sem contato, a ferramenta não esfrega diretamente contra a superfície da peça de trabalho para gerar resistência; portanto, a velocidade de processamento a laser é extremamente rápida, o alcance do objeto de processamento afetado pelo calor é pequeno e nenhum ruído é gerado. Como a energia do feixe de laser e a velocidade de movimento do feixe podem ser ajustadas, o processamento a laser pode ser aplicado em diferentes níveis e faixas.

2. Características do Processamento a Laser

As preciosas características do laser determinam as vantagens do laser no campo do processamento:

①Como é um processamento sem contato, e a energia do feixe de laser de alta energia e sua velocidade de movimento podem ser ajustadas, ele pode atingir uma variedade de propósitos de processamento.

② Pode processar uma variedade de metais e não metais, especialmente materiais com alta dureza, alta fragilidade e alto ponto de fusão.

③Não há desgaste da "ferramenta" durante o processamento a laser e nenhuma "força de corte" atua na peça de trabalho.

④Durante o processamento a laser, a densidade de energia do feixe de laser é alta, a velocidade de processamento é rápida e é um processamento local, que não tem ou tem efeito mínimo nas partes que não são de irradiação a laser. Portanto, a zona afetada pelo calor é pequena, a deformação térmica da peça de trabalho é pequena e a quantidade de processamento subsequente é pequena.

⑤ Pode executar vários processamentos na peça de trabalho no recipiente hermético através do meio transparente.

⑥Como o feixe de laser é fácil de guiar e reunir para realizar a transformação em várias direções, é muito fácil cooperar com o sistema de controle numérico para processar peças de trabalho complexas, por isso é um método de processamento extremamente flexível.

⑦Usando processamento a laser, a eficiência da produção é alta, a qualidade é confiável e o benefício econômico é bom.

Tecnologia Laser

Use feixes de laser para realizar vários processamentos em materiais, como perfuração, corte, riscagem, soldagem, tratamento térmico, etc. O processamento a laser tem muitas vantagens: ①A densidade de potência do laser é alta e a temperatura da peça sobe rapidamente após a absorção do laser e derrete ou vaporiza. Mesmo materiais com alto ponto de fusão, alta dureza e fragilidade (como cerâmica, diamante, etc.) também podem ser processados ​​por laser; ②Cabeça do laser Não há contato com a peça de trabalho e não há problema de desgaste da ferramenta de processamento; ③A peça de trabalho não é estressada e não é fácil de ser poluída; ④Pode processar a peça em movimento ou o material selado na casca de vidro; ⑤O ângulo de divergência do feixe de laser pode ser inferior a 1 miliarco, e o diâmetro do ponto pode ser tão pequeno quanto a ordem de mícrons, e o tempo de ação pode ser tão curto quanto nanossegundos e picossegundos. Ao mesmo tempo, a potência de saída contínua dos lasers de alta potência pode atingir a ordem de quilowatts a dez quilowatts. Portanto, o laser é adequado tanto para microprocessamento de precisão quanto para processamento de materiais em larga escala; ⑥O feixe de laser é fácil de controlar e é fácil de combinar com máquinas de precisão, tecnologia de medição de precisão e computadores eletrônicos para alcançar um alto grau de automação e alta precisão de processamento; ⑦Em ambientes agressivos ou locais de difícil acesso para outras pessoas, os robôs disponíveis realizam o processamento a laser.

1. perfuração a laser

Os furos podem ser perfurados com um laser pulsado com uma largura de pulso de {{0}}.1-1 milissegundo, que é especialmente adequado para perfurar micro-furos e furos de formato especial, com um diâmetro de cerca de 0.005-1 mm. A perfuração a laser tem sido amplamente utilizada no processamento de rolamentos de joias, matrizes de trefilação de fio diamantado, fiandeiras de fibras químicas e outras peças de relógios e instrumentos.

2. Corte a laser, traçagem e rotulação

Em setores como construção naval e fabricação de automóveis, centenas de watts a 10,000 watts de lasers de CO2 contínuos são frequentemente usados ​​para cortar grandes peças de trabalho, o que pode não apenas garantir formas de curva espacial precisas, mas também ter alta eficiência de processamento. Lasers de estado sólido de média e baixa potência ou lasers de CO2 são comumente usados ​​para cortar peças pequenas. Na microeletrônica, os lasers são frequentemente usados ​​para cortar pastilhas de silício ou cortar fendas estreitas, com alta velocidade e pequena zona afetada pelo calor. O laser pode ser usado para gravar ou marcar a peça de trabalho na linha de montagem sem afetar a velocidade da linha de montagem, e os caracteres gravados podem ser mantidos permanentemente.

3. corte a laser

Use lasers de média e baixa potência para remover alguns materiais em componentes eletrônicos para atingir o objetivo de alterar parâmetros elétricos (como valor de resistência, capacitância e frequência de ressonância, etc.). O corte a laser tem alta precisão e alta velocidade e é adequado para produção em massa. O uso de princípios semelhantes pode reparar a máscara de circuitos integrados defeituosos, reparar a memória do circuito integrado para melhorar o rendimento e também ajustar com precisão o equilíbrio dinâmico do giroscópio.

4. Soldagem a laser

A soldagem a laser tem alta resistência, pequena deformação térmica e boa vedação. Pode soldar materiais com diferentes tamanhos e propriedades, bem como materiais com alto ponto de fusão (como cerâmica) e fácil oxidação. O marcapasso cardíaco soldado a laser tem boa estanqueidade, longa vida útil e tamanho pequeno.

5. tratamento térmico a laser

Irradie o material com laser, selecione o comprimento de onda apropriado e controle o tempo de irradiação e a densidade de potência, para que a superfície do material possa ser derretida e recristalizada para atingir o objetivo de têmpera ou recozimento. A vantagem do tratamento térmico a laser é que a profundidade do tratamento térmico pode ser controlada, a peça de tratamento térmico pode ser selecionada e controlada, a deformação da peça de trabalho é pequena, peças e componentes com formas complexas podem ser processadas e as paredes internas de buracos cegos e buracos profundos podem ser tratados. Por exemplo, a vida útil dos pistões do cilindro pode ser estendida após o tratamento térmico a laser; materiais de silício danificados por bombardeio de íons podem ser restaurados por tratamento térmico a laser.

6. Tratamento aprimorado

A tecnologia de reforço de superfície a laser é baseada em dois processos de aquecimento de alta densidade de energia do feixe de laser e rápido auto-resfriamento da peça de trabalho. No reforço de superfície a laser de materiais metálicos, quando a densidade de energia do feixe de laser está no limite inferior, ele pode ser usado para o reforço de transformação de fase de superfície de materiais metálicos. Quando laser Quando a densidade de energia do feixe está em um nível alto, o ponto de luz na superfície da peça de trabalho é equivalente a uma lacuna móvel, que pode completar uma série de processos metalúrgicos, incluindo refusão de superfície, cementação de superfície, liga de superfície e revestimento de superfície . A tecnologia de substituição de materiais desencadeada por essas funções em aplicações práticas trará enormes benefícios econômicos para a indústria de manufatura.

A principal aplicação na modificação de materiais de ferramentas é o tratamento por fusão. O tratamento de fusão é que a superfície do material metálico se funde sob a irradiação do feixe de laser e, ao mesmo tempo, solidifica rapidamente para produzir uma nova camada superficial. De acordo com a mudança da estrutura da superfície do material, ele pode ser dividido em liga, revestimento, refusão e refino, vitrificação e composição de superfície.

A fusão a laser é uma tecnologia de modificação de superfície que irradia a superfície de um material com um laser com parâmetros apropriados para derreter e condensar rapidamente a superfície para obter uma estrutura mais refinada e homogênea e as propriedades desejadas. Tem as seguintes vantagens:

1. Geralmente, nenhum elemento de metal é adicionado quando a superfície é fundida e a camada fundida forma uma ligação metalúrgica com a matriz do material.

2. No processo de fusão a laser, impurezas e gases podem ser excluídos, e as impurezas obtidas por resfriamento rápido e recristalização têm maior dureza, resistência ao desgaste e resistência à corrosão.

3. A camada fundida é fina e a zona de ação do calor é pequena, o que tem pouco efeito na rugosidade da superfície e no tamanho da peça. Às vezes pode ser usado sem mais polimento.

4. Aumentar o limite de solubilidade sólida dos átomos do soluto na matriz, superfinar os grãos de cristal e as partículas da segunda fase, formar uma fase metaestável e obter uma estrutura cristalina única sem difusão ou mesmo um estado amorfo, para que a nova liga produzida possa obter os benefícios dos métodos tradicionais. ao excelente desempenho.

O feixe de luz pode ser guiado através do caminho óptico, de modo que a posição especial da peça e a superfície de forma complexa possam ser processadas.

Combinando as vantagens da tecnologia a laser e as deficiências das tecnologias amplamente utilizadas, a aplicação da tecnologia a laser ao tratamento de reforço de superfície de materiais de ferramentas será uma das maneiras importantes de melhorar a resistência ao desgaste e a vida útil das ferramentas, especialmente para cerâmicas e ligas duras. As vantagens de alta dureza e boa resistência ao calor da ferramenta são propícias para melhorar a eficiência e a precisão do processamento e podem cortar materiais difíceis de usinar, como aço endurecido, sob condições de processamento desfavoráveis. Devido à sua resistência relativamente baixa e baixa tenacidade, sua faixa de aplicação é seriamente limitada. Portanto, tem profundo significado de pesquisa e amplas perspectivas de aplicação para aplicar a tecnologia de reforço de superfície a laser em ferramentas de cerâmica e metal duro.

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