レーザー処理された表面により、ワークピースの耐荷重性が向上します。 レーザー焼入れ、溶融、コーティングにより、ワークピースの耐荷重性が向上します。硬度と靭性が向上し、表面構造が変化し、表面に圧力張力または保護コーティングが生成されます。 レーザーマーキングとレーザーマイクロマシニングもワークピースの表面を変えることができます。
【レーザー硬化】
レーザー硬化の原理：レーザービームは金属の表層を加熱し、急速に冷却するとその硬度が高まります。 レーザー硬化技術の利点は、フォローアップ処理がほとんど必要なく、不規則な3次元ワークピースを処理できることです。 入熱が小さいため、ワークピースの変形が非常に小さく、後続の処理の必要性が減少または排除されます。
レーザー焼入れは、表面層硬化プロセスに属します。 硬化可能な鉄系材料にのみ使用できます。 つまり、炭素含有量が0.2％を超える鋼と鋳鉄です。
ワークピースを硬化させるために、レーザービームは金属表面層をほとんどの場合、融点近く、つまり約900〜1400℃に加熱します。 表面が必要な温度に達すると、レーザービームはこの位置を離れて前進し続け、ワークピースの表面を新しい方向に沿って継続的に加熱します。 高温の作用により、金属格子内の炭素原子の位置が変化します（オーステナイト化）。 レーザービームがその場所を離れると、その場所の周りの材料が高温の表面層を急速に冷却します。 この現象は& quot;自己消光& quot;と呼ばれます。 急速冷却により、金属格子は元の形状に戻りませんが、マルテンサイトが生成されます。 マルテンサイトは非常に硬度の高い金属構造です。 マルテンサイトへの変換は、材料の硬度を高めることができます。
レーザービームは、ワークピースの表面層を加熱します。 一般的な表面硬化の深さは0.1〜1.5 mmで、一部の材料は2.5mm以上に達します。 表面硬化の深さを大きくする場合は、周囲の体積を大きくして、熱をすばやく放散させ、硬化ゾーンを十分にすばやく冷却できるようにする必要があります。 レーザー硬化プロセスは、比較的小さな出力密度を必要とします。 同時に、ワークピースは同じ平面で処理する必要があります。 したがって、レーザービームをできるだけ大きな平面に照射する必要があります。 現在、正方形の照射面が一般的に使用されています。 同様に、走査ミラーグループは、円形スポットのレーザービームを非常に迅速に前後に移動させるために、レーザー消光プロセスでも使用されます。 実質的に均一な出力密度の線がワークピースの表面に形成されます。 最大幅60mmの硬化トラックを生成することが可能です。 上図のように、ターボチャージャーのシャフト付近のベアリング部分はレーザー硬化されています。
【レーザークラッディング】
材料の耐摩耗性を向上させたり、表面を修正したりするために、人々はレーザー表面処理技術を使用しています。 レーザークラッディングシステムは、鋳造と同じ品質で既存のワークピースの表面に金属コーティングをコーティングするために使用できます。 品質の低下、シーリング、気孔や亀裂はありません。
レーザークラッディングシステムにより、レーザー表面処理プロセスが非常に簡単になります。準備された表面で、レーザーを使用して溶融池を作成します。 粉末状の材料をノズルから表面に吹き付け、新しい材料が固化すると、次の層の溶接またはその後の処理が開始されます。
一般に、レーザークラッディングシステムは、粉末コンベヤー、粉末搬送ライン、および粉末ノズルを備えた処理ミラーグループの3つの主要な機能ユニットで構成されています。 粉末コンベヤーは、レーザー加工機の隣にある可動ユニットです。 複数の容器からの粉末ガス混合物は、粉末コンベヤー内の粉末流に混合され、正確に設定された流量で粉末ノズルに導入されます。 統合されたセンサーシステムは、常に高品質の材料コーティングを保証します。
