레이저 표면 처리 기술

레이저 담금질

레이저 담금질은 응력이 높은 복잡한 부품을 가공하기 위한 솔루션 중 하나입니다. 캠축 및 벤딩 공구와 같이 마모가 심한 부품이 더 높은 응력을 견디고 수명을 연장할 수 있습니다.

그 원리는 금속 격자(오스테나이트)의 탄소 원자를 재배열한 다음 레이저 빔이 공급 방향을 따라 표면을 꾸준히 가열하는 것입니다. 레이저 빔이 이동함에 따라 주변 물질이 급속히 냉각되고 금속 격자가 원래 형태로 돌아갈 수 없게 되어 마르텐사이트가 생성되어 경도가 크게 높아집니다. 레이저 경화에 의해 달성된 탄소강 외층의 경화 깊이는 일반적으로 0.1-1.5mm이며 일부 재료에서는 2.5mm 이상이 될 수 있습니다.

전통적인 담금질 방법과 비교하여 장점은 다음과 같습니다.
1. 목표 열 입력은 국부적으로 제한되므로 가공 중 부품 뒤틀림이 거의 없습니다. 재작업 비용이 감소되거나 완전히 제거됩니다.
2. 복잡한 기하학적 표면과 정밀 부품에도 경화할 수 있으며 전통적인 담금질 방법으로는 담금질할 수 없는 국부적으로 제한된 기능 표면의 정밀한 경화를 달성할 수 있습니다.
3. 왜곡이 없습니다. 기존의 경화 공정에서는 더 높은 에너지 입력과 담금질로 인해 변형이 발생하지만, 레이저 경화 공정에서는 레이저 기술과 온도 제어 덕분에 열 입력을 정밀하게 제어할 수 있습니다. 구성 요소는 거의 원래 상태로 유지됩니다.
4. 부품의 경도 형상을 "즉시" 빠르게 변경할 수 있습니다. 이는 광학 장치/전체 시스템을 변환할 필요가 없음을 의미합니다.

레이저 텍스처링

레이저 텍스처링은 금속 재료의 표면 개질을 위한 가공 방법 중 하나입니다. 구조화 과정에서 레이저는 기술적 특성을 구체적으로 수정하고 새로운 기능을 개발하기 위해 층이나 기판에 규칙적으로 배열된 기하학적 모양을 만듭니다. 이 공정에는 일반적으로 짧은 펄스 레이저인 레이저 방사선을 사용하여 반복 가능한 방식으로 표면에 규칙적으로 배열된 기하학적 모양을 생성하는 작업이 포함됩니다. 레이저 빔은 제어된 방식으로 재료를 녹이고 적절한 공정 관리를 통해 정의된 구조로 응고됩니다.

레이저 다채로운 표면 처리

레이저 템퍼링은 일반적으로 레이저 컬러 마킹이라고도 알려진 레이저 다채로운 표면 처리에 사용됩니다. 공정 원리는 레이저가 재료를 가열할 때 금속이 녹는점보다 약간 낮은 수준으로 국부적으로 가열된다는 것입니다. 적절한 공정 매개변수 하에서 게이트의 구조가 이때 변경됩니다. 공작물 표면에 산화물 층이 형성되고 이 필름이 빛에 노출됩니다. 조사하면 입사광의 간섭으로 인해 이때 다양한 템퍼링 색상이 나타납니다. 표면에 생성된 팬텀 마킹 레이어는 보는 각도에 따라 변하고 마킹 패턴도 다양한 색상으로 변합니다. 색상.

이 색상은 최대 약 200도까지 온도가 안정적입니다. 온도가 높아지면 게이트가 원래 상태로 돌아가 표시가 사라집니다. 표면 품질은 그대로 유지됩니다. 위조 방지 애플리케이션에서 높은 수준의 보안과 추적성을 갖추고 있습니다. 이는 오랫동안 의료 기술에 사용되어 왔으며 초단 펄스 레이저를 사용한 새로운 블랙 마킹 외에도 제품 마킹에 이상적이므로 UDI 지침에 따른 고유한 추적성이 있습니다.

레이저 클래딩

금속 및 서멧 하이브리드 소재에 적합한 적층 가공 공정입니다. 이를 통해 3D 기하학적 모양을 생성하거나 수정할 수 있습니다. 이 생산 방법을 사용하면 레이저로 수리나 코팅도 수행할 수 있습니다. 따라서 항공우주 산업에서는 적층 가공을 사용하여 터빈 블레이드를 수리합니다. 도구 및 금형 제작 시 갈라지거나 마모된 가장자리와 기능성 표면을 수리하거나 부분적으로 보호할 수도 있습니다. 마모와 부식을 방지하기 위해 에너지 기술이나 석유화학 부문에서는 베어링 위치, 롤러 또는 유압 구성품을 코팅합니다. 그리고 적층 가공은 자동차 제조에도 사용됩니다. 여기서는 많은 구성 요소가 개선되었습니다. 기존의 레이저 금속 클래딩에서는 레이저 빔이 먼저 공작물을 국부적으로 가열한 다음 용융 풀을 형성합니다. 그런 다음 레이저 가공 헤드의 노즐에서 미세한 금속 분말이 용융 풀에 직접 분사됩니다. 고속 레이저 금속 클래딩 중에 분말 입자는 기판 표면 바로 위에서 녹는 온도까지 거의 가열됩니다. 따라서 분말 입자를 녹이는 데 더 적은 시간이 필요합니다. 효과: 프로세스 속도가 크게 향상됩니다. 열 효과가 작기 때문에 알루미늄 합금 및 주철 합금과 같이 열에 매우 민감한 재료도 고속 레이저 금속 클래딩으로 코팅할 수 있습니다. HS-LMD 공정을 사용하면 회전 대칭 표면에서 최대 1500cm²/min의 매우 높은 표면 속도를 생성할 수 있습니다. 동시에 분당 최대 수백 미터의 공급 속도가 달성됩니다. 레이저 분말 레이저 금속 클래딩을 사용하면 고가의 부품이나 금형을 빠르고 쉽게 수리할 수 있습니다. 크고 작은 손상은 흔적을 남기지 않고 신속하고 사실상 복구될 수 있습니다. 디자인도 변경될 수 있습니다. 이를 통해 시간, 에너지 및 재료가 절약됩니다. 특히 니켈이나 티타늄과 같은 값비싼 금속의 경우에는 매우 가치가 있습니다. 일반적인 적용 사례로는 터빈 블레이드, 다양한 피스톤, 밸브, 샤프트 또는 금형 등이 있습니다.

레이저 열처리

수천 개의 초소형 레이저(VCSEL)가 단일 칩에 탑재되어 있습니다. 각 송신기에는 이러한 칩 56개가 장착되어 있으며 모듈은 여러 송신기로 구성됩니다. 직사각형 방사선 구역에는 수백만 개의 작은 레이저가 포함될 수 있으며 수 킬로와트의 적외선 레이저 전력을 출력할 수 있습니다. VCSEL은 큰 방향성 직사각형 빔 단면을 통해 복사 강도가 100W/cm²인 근적외선 빔을 생성합니다. 원칙적으로 이 기술은 매우 정밀한 표면 및 온도 제어가 필요한 모든 산업 공정에 적합합니다. 레이저 열 처리 모듈은 엄격한 정밀도와 유연성이 요구되는 넓은 면적의 가열 응용 분야에 특히 적합합니다. 전통적인 가열 방법과 비교하여 이 새로운 가열 공정은 더 높은 유연성, 정확성 및 비용 절감 효과를 제공합니다.

이 기술은 파우치형 배터리 시트를 밀봉해 알루미늄 호일의 주름을 방지해 배터리 수명을 연장할 수 있다. 또한 배터리용 알루미늄 호일 건조, 빛을 흡수하는 태양광 패널, 강철 및 실리콘 웨이퍼와 같은 특정 재료에 가열되는 영역을 정밀하게 처리하는 등의 응용 분야에도 사용할 수 있습니다.

레이저 연마

레이저 연마 기술의 메커니즘은 레이저 재용융 층의 표면 재용융 및 재응고에 의존하는 표면 좁은 용융 및 표면 과잉 용융입니다. 금속 표면에 충분히 높은 에너지의 레이저를 조사하면 표면이 어느 정도 재용해, 재분배, 표면 인장 응력 및 중력을 거쳐 응고되기 전에 매끄러운 표면을 얻습니다. 용융된 층의 전체 두께는 홈통에서 마루까지의 높이보다 얇아서 전체 용융 금속이 인근 홈통을 채울 수 있습니다. 이러한 충진의 원동력은 모세관 효과를 통해 달성되는 반면, 녹은 층이 두꺼울수록 액체 금속을 촉진합니다. 용융 풀의 중심에서 바깥쪽으로 흐르는 흐름의 원동력은 이를 재분배하는 열모세관 또는 마르코니 효과입니다.

레이저 쇼트피닝 / 레이저 충격강화

레이저 쇼크 피닝이라고도 불리는 레이저 쇼크 피닝은 금속 부품의 표면에 고에너지밀도, 고초점, 단펄스 레이저(λ=1053nm)를 조사하여 표면 금속(또는 흡수층)을 순간적으로 고출력 밀도 레이저의 작용으로 형성됩니다. 플라즈마가 폭발하고 구속층의 구속에 의해 폭발 충격파가 금속 부품 내부까지 전달되어 표면 결정립이 압축 소성 변형을 일으키고 내부에 잔류 압축 응력 및 결정립 미세화 등의 표면 강화 효과를 얻습니다. 부품의 표면이 더 두꺼워집니다. 전통적인 기계식 쇼트 블라스팅과 비교하면 다음과 같은 장점이 있습니다.

1. 강한 방향성: 레이저는 제어 가능한 각도로 금속 표면에 작용하고 에너지 변환 효율이 높지만 기계 발사체의 충격 각도는 무작위입니다.
2. 큰 힘: 레이저 샷 피닝 플라즈마 발파에 의해 생성된 순간 압력은 수 GPa만큼 높습니다. 높은 전력 밀도: 레이저 충격의 피크 전력 밀도는 수에서 수십 GW/cm2에 이릅니다.
3. 우수한 표면 무결성 : 레이저 충격은 표면에 스퍼터링 효과가 거의 없으며 기계적 쇼트 피닝 후에는 표면 형태가 손상되고 응력 집중이 발생합니다. 레이저 충격 후 최대 압축 응력 값이 더 좋고 표면 잔류 압축 응력이 약 40% ~ 50% 증가하며 공작물의 피로 수명, 고온 저항, 굽힘 성형 및 기타 관련 지표가 크게 향상됩니다. 항공기 표면 처리, 항공기 엔진 표면 처리 및 기타 분야에 사용되었습니다.