Поверхня, оброблена лазером, робить заготовку більш стійкою до навантажень. Лазерне загартування, плавлення і нанесення покриття роблять заготовку більш стійкою до навантажень: покращує твердість і в’язкість, змінює структуру поверхні, створює натяг тиску або захисне покриття на поверхні. Лазерне маркування та лазерна мікрообробка також можуть змінити поверхню заготовки.
【Лазерне загартовування】
Принцип лазерного зміцнення: лазерний промінь нагріває поверхневий шар металу, а швидке охолодження підвищує його твердість. Перевага технології лазерного зміцнення полягає в тому, що вона вимагає дуже малої подальшої обробки і може обробляти нерегулярні тривимірні заготовки. Через невелику тепловіддачу деформація заготовки дуже мала, що зменшує або навіть усуває необхідність подальшої обробки.
Лазерне загартування відноситься до процесу зміцнення поверхневого шару. Його можна використовувати лише для загартованих матеріалів на основі заліза. Тобто сталь і чавун з вмістом вуглецю більше 0,2%.
Для зміцнення заготовки лазерний промінь нагріває поверхневий шар металу в більшості випадків приблизно до температури плавлення, тобто приблизно від 900 до 1400°C. Коли поверхня досягає необхідної температури, лазерний промінь залишає це положення і продовжує рухатися вперед, безперервно нагріваючи поверхню заготовки в новому напрямку. Під дією високої температури атоми вуглецю в металевій решітці змінюють своє положення (аустенітізація). Як тільки лазерний промінь залишає місце, матеріал навколо цього місця швидко охолоджує гарячий поверхневий шар. Це явище називається"самогасіння". Завдяки швидкому охолодженню металева решітка не повертається до первісної форми, але виробляється мартенсит. Мартенсит - це металева конструкція з надзвичайно високою твердістю. Перетворення в мартенсит може підвищити твердість матеріалу.
Лазерний промінь нагріває поверхневий шар заготовки. Типова глибина поверхневого затвердіння становить від 0,1 до 1,5 мм, а деякі матеріали досягають 2,5 мм і вище. Якщо глибина поверхневого затвердіння має бути більшою, навколишній об’єм повинен бути більшим, щоб тепло можна було швидко розсіювати, щоб затверділа зона могла досить швидко охолоджуватися. Процес лазерного зміцнення вимагає відносно невеликої щільності потужності. При цьому заготовка повинна оброблятися на одній площині. Тому необхідно зробити так, щоб лазерний промінь опромінював якомога більшу площину. В даний час широко використовується квадратна поверхня опромінення. Аналогічно, група скануючих дзеркал також використовується в процесі лазерного гасіння, щоб лазерний промінь круглої плями дуже швидко рухався вперед і назад. На поверхні заготовки формується лінія з практично рівномірною щільністю потужності. Можна створювати загартовані доріжки шириною до 60 мм. Як показано на малюнку вище, частина підшипника біля вала турбокомпресора була загартована лазером.
【Лазерне покриття】
Щоб підвищити зносостійкість матеріалів або модифікувати поверхню, люди використовують технологію лазерного наплавлення. Лазерна система наплавлення може бути використана для покриття металевих покриттів на поверхні існуючих заготовок з такою ж якістю, як і лиття. Відсутня втрата якості, герметизація, відсутність пір і тріщин.
Лазерна система наплавлення робить процес лазерного наплавлення дуже простим: на підготовленій поверхні за допомогою лазера створюється розплавлений басейн. Порошкоподібний матеріал розпилюється на поверхню через насадку, і коли новий матеріал застигає, починається зварювання наступного шару або подальша обробка.
Як правило, система лазерного наплавлення складається з трьох основних функціональних блоків: порошкового транспортера, лінії транспортування порошку та дзеркальної групи обробки з порошковою насадкою. Порошковий транспортер являє собою рухомий вузол поруч із верстатом для лазерної обробки. Порошкова газова суміш з кількох контейнерів змішується в порошковий потік на порошковому транспортері і вводиться в порошкове сопло з точно встановленою швидкістю потоку. Інтегрована сенсорна система завжди забезпечує високу якість покриття матеріалу.
