표면 처리에 레이저 기술을 적용하는 10가지

레이저 표면 처리는 고출력 밀도의 레이저 빔을 사용하여 비접촉 방식으로 재료 표면을 가열하고 재료 표면 자체의 전도성 냉각을 통해 표면 개질을 구현하는 기술입니다.재료 표면의 기계적, 물리적 특성은 물론 부품의 내마모성, 내식성 및 피로 저항성을 향상시키는 것이 유리합니다.최근에는 레이저 클리닝, 레이저 담금질, 레이저 합금화, 레이저 충격 강화 및 레이저 어닐링과 같은 레이저 표면 처리 기술뿐만 아니라 레이저 클래딩, 레이저 3D 프린팅, 레이저 전기 도금 및 기타 레이저 적층 제조 기술이 광범위한 응용 가능성을 가져왔습니다. .

1. 레이저 클리닝

레이저 클리닝은 빠르게 발전하는 새로운 표면 클리닝 기술로, 고에너지 펄스 레이저 빔을 사용하여 작업물의 표면을 조사하여 표면의 먼지, 입자 또는 코팅이 즉시 증발하거나 팽창하여 클리닝 프로세스를 달성합니다. 그리고 정화.레이저 청소는 주로 녹 제거, 오일 제거, 페인트 제거, 코팅 제거 및 기타 공정으로 구분됩니다.주로 금속 청소, 문화 유물 청소, 건축물 청소 등에 사용됩니다. 포괄적인 기능을 기반으로 정확하고 유연한 처리, 고효율 및 에너지 절약, 녹색 환경 보호, 기판 손상 없음, 지능, 우수한 청소 품질, 안전성, 폭넓은 적용성 및 기타 특성과 장점으로 인해 다양한 산업 분야에서 점점 더 대중화되고 있습니다.

기계적 마찰 세척, 화학적 부식 세척, 액체 고체 강한 충격 세척, 고주파 초음파 세척과 같은 전통적인 세척 방법과 비교할 때 레이저 세척은 분명한 장점이 있습니다.

2. 레이저 담금질

레이저 담금질은 고에너지 레이저를 열원으로 사용하여 금속 표면을 빠르게 뜨겁고 차갑게 만듭니다.담금질 공정이 순간적으로 완료되어 고경도 및 초미세 마르텐사이트 조직을 얻고, 금속 표면의 경도 및 내마모성을 향상시키며, 표면에 압축 응력을 형성하여 내피로성을 향상시킵니다.이 공정의 핵심 장점에는 작은 열 영향 영역, 작은 변형, 높은 자동화 수준, 선택적 담금질의 우수한 유연성, 정제된 곡물의 높은 경도 및 지능적인 환경 보호가 포함됩니다.예를 들어, 레이저 스폿을 조정하여 폭 위치를 냉각할 수 있습니다.둘째, 레이저 헤드와 다축 로봇 연동으로 복잡한 부품의 지정 영역을 담금질할 수 있습니다.또 다른 예를 들어, 레이저 담금질은 매우 뜨겁고 빠르며 담금질 응력과 변형이 작습니다.레이저 담금질 전후의 공작물의 변형은 거의 무시할 수 있으므로 고정밀 요구 사항이 있는 부품의 표면 처리에 특히 적합합니다.

현재 레이저 담금질은 자동차 산업, 금형 산업, 하드웨어 도구 및 기계 산업에서 취약한 부품의 표면 강화에 성공적으로 적용되었으며, 특히 기어, 샤프트 표면, 가이드, 조 및 등과 같은 취약한 부품의 수명을 향상시키는 데 성공적으로 적용되었습니다. 금형.레이저 담금질의 특징은 다음과 같습니다.

(1) 레이저 담금질은 빠른 가열 및 자려 냉각 공정으로, 노 열 보존 및 냉각수 담금질이 필요하지 않습니다.무공해 친환경 열처리 공정으로 대형 금형 표면에 균일한 담금질을 쉽게 구현할 수 있습니다.

(2) 레이저 가열 속도가 빠르고 열 영향 영역이 작으며 표면 스캐닝 가열 담금질, 즉 순간 국부 가열 담금질로 인해 처리된 다이의 변형이 매우 작습니다.

(3) 레이저 빔의 발산각이 작기 때문에 지향성이 좋으며 도광 시스템을 통해 금형 표면을 국부적으로 담금질할 수 있습니다.

(4) 레이저 표면 담금질의 경화층 깊이는 일반적으로 0.3-1.5mm입니다.

3. 레이저 어닐링

레이저 어닐링(Laser Annealing)은 레이저를 이용해 재료 표면을 가열하고, 재료를 장시간 고온에 노출시킨 후 천천히 냉각시키는 열처리 공정이다.이 공정의 주요 목적은 응력을 완화하고 재료의 연성 및 인성을 높이며 특수한 미세 구조를 생성하는 것입니다.매트릭스 구조를 조정하고, 경도를 낮추고, 입자를 미세화하고, 내부 응력을 제거하는 능력이 특징입니다.최근 몇 년 동안 레이저 어닐링 기술은 반도체 가공 산업의 새로운 공정이 되었으며, 이는 집적 회로의 집적도를 크게 향상시킬 수 있습니다.

4. 레이저 충격 강화

레이저 충격강화 기술은 강력한 레이저 빔에 의해 발생되는 플라즈마 충격파를 이용하여 금속재료의 내피로성, 내마모성, 내식성을 향상시키는 신기술입니다.열영향부 없음, 높은 에너지 효율, 초고변형률, 강력한 제어성, 놀라운 강화 효과 등 많은 뛰어난 장점을 가지고 있습니다.동시에 레이저 충격 강화는 더 깊은 잔류 압축 응력, 더 나은 미세 구조 및 표면 무결성, 더 나은 열 안정성 및 더 긴 수명의 특성을 가지고 있습니다.최근 몇 년 동안 이 기술은 급속한 발전을 이루었으며 항공우주, 국방, 군사 산업 및 기타 분야에서 큰 역할을 하고 있습니다.또한 코팅은 주로 레이저 화상으로부터 공작물을 보호하고 레이저 에너지 흡수를 향상시키는 데 사용됩니다.현재 일반적으로 사용되는 코팅 재료는 검정색 페인트와 알루미늄 호일입니다.

레이저 쇼크 피닝(LSP)이라고도 알려진 레이저 피닝(LP)은 표면 공학 분야에 적용되는 공정입니다. 즉, 펄스형 고출력 레이저 빔을 사용하여 재료에 잔류 응력을 생성하여 내마모성을 향상시키는 것입니다. (내마모성 및 피로 저항성 등) 재료 표면의 강도를 향상시키거나 재료의 표면 경도를 향상시키기 위해 재료의 얇은 부분의 강도를 향상시킵니다.

대부분의 재료 가공 응용 분야와 달리 LSP는 원하는 효과를 얻기 위해 열처리에 레이저 출력을 사용하지 않지만 기계 가공에는 빔 충격을 사용합니다.고출력 레이저 빔을 사용하여 고출력 단펄스로 대상 가공물의 표면에 충격을 가합니다.

광선은 금속 가공물에 충격을 가해 가공물을 즉시 얇은 플라즈마 상태로 기화시키고 충격파 압력을 가공물에 가합니다.때로는 금속 증발을 대체하기 위해 불투명 클래딩 재료의 얇은 층이 가공물에 추가되는 경우도 있습니다.가압을 위해 다른 투명 클래딩 재료나 관성 간섭층을 사용하여 플라즈마(보통 물)를 포착합니다.

플라즈마는 충격파 효과를 생성하고 충격 지점에서 가공물의 표면 미세 구조를 재구성한 다음 금속 팽창 및 압축의 연쇄 반응을 생성합니다.이 반응으로 생성된 깊은 압축 응력은 부품의 수명을 연장할 수 있습니다.

5. 레이저 합금

레이저 합금화는 항공 재료의 다양한 사용 조건과 고에너지 밀도 레이저 빔 가열 및 응축 속도의 특성에 따라 구조 부품 표면에 비정질 나노결정질 강화 서멧 복합 코팅을 준비하는 데 사용할 수 있는 새로운 표면 개질 기술입니다. 항공 재료의 표면 개질 목적을 달성하기 위해.레이저 합금 기술과 비교하여 레이저 클래딩 기술은 용융 풀에 대한 기판의 희석 비율이 작고 열 영향 영역이 작으며 공작물의 열 변형이 적고 레이저 클래딩 처리 후 공작물의 스크랩 비율이 작은 특성을 가지고 있습니다.레이저 클래딩은 재료의 표면 특성을 크게 개선하고 마모된 재료를 수리할 수 있습니다.그것은 고효율, 빠른 속도, 녹색 환경 보호 및 무공해, 처리 후 공작물의 우수한 성능이라는 특성을 가지고 있습니다.

6. 레이저 클래딩

레이저 클래딩 기술 역시 표면공학의 발전 방향과 수준을 대표하는 새로운 표면개질 기술 중 하나이다.레이저 클래딩 기술은 코팅과 기판 사이의 무공해 금속학적 결합이라는 장점으로 인해 티타늄 합금 표면 개질 분야의 연구 핫스팟이 되었습니다.레이저 클래딩 세라믹 코팅 또는 세라믹 입자 강화 복합 코팅은 티타늄 합금의 표면 내마모성을 향상시키는 효과적인 방법입니다.실제 작업 조건에 따라 적절한 재료 시스템을 선택하면 레이저 클래딩 기술이 최상의 공정 요구 사항을 달성할 수 있습니다.레이저 클래딩 기술은 항공기 엔진 블레이드와 같이 고장난 다양한 부품을 수리할 수 있습니다.

레이저 표면 합금과 레이저 표면 클래딩의 차이점은 레이저 표면 합금이 첨가된 합금 원소와 액체 상태의 기판 표면층을 완전히 혼합하여 합금층을 형성한다는 것입니다.레이저 표면 클래딩은 모든 사전 코팅을 녹이고 기판 표면을 미세 용융하여 클래딩 층과 기판 재료가 야금학적 조합을 형성하고 클래딩 층의 구성을 기본적으로 변경하지 않도록 유지하는 것입니다.레이저 합금화 및 레이저 클래딩 기술은 주로 티타늄 합금의 표면 내마모성, 내식성 및 내구배성을 향상시키는 데 사용됩니다.

현재 레이저 클래딩 기술은 금속 표면의 수리 및 수정에 널리 사용되어 왔습니다.그러나 전통적인 레이저 클래딩은 유연한 가공, 특수 형상 수리, 사용자 정의 첨가제 등의 장점과 특성을 가지고 있지만 작업 효율성이 낮고 여전히 대규모 신속한 생산 및 가공 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 일부 생산 분야.대량 생산 요구를 충족하고 클래딩 효율성을 향상시키기 위해 고속 레이저 클래딩 기술이 탄생했습니다.

고속 레이저 클래딩 기술은 컴팩트하고 결함 없는 클래딩층을 구현할 수 있습니다.클래딩 층의 표면 품질은 콤팩트하고 기판과의 금속 결합이 있으며 개방 결함이 없으며 표면이 매끄 럽습니다.회전체뿐만 아니라 평면 및 복잡한 표면에서도 가공할 수 있습니다.지속적인 기술 최적화를 통해 이 기술은 석탄, 야금, 해양 플랫폼, 제지, 민간 가전 제품, 자동차, 선박, 석유, 항공 우주 산업에 널리 사용될 수 있으며 전통적인 전기 도금 기술을 대체할 수 있는 녹색 재제조 공정이 될 수 있습니다.

7. 레이저 조각

레이저 조각은 CNC 기술을 사용하여 고에너지 레이저 빔을 재료 표면에 투사하고, 레이저에서 발생하는 열 효과를 사용하여 재료 표면에 선명한 패턴을 생성하는 레이저 가공 공정입니다.레이저 조각의 조사에 따라 가공 재료의 용융 및 가스화의 물리적 변성은 레이저 조각을 통해 가공 목적을 달성할 수 있습니다.레이저 조각은 레이저를 사용하여 물체에 문자를 새기는 것입니다.이 기술로 조각한 글자에는 흠집이 없고, 물체의 표면이 매끄럽고 평평하며, 글씨가 닳지 않습니다.그 특징과 장점은 다음과 같습니다: 안전하고 신뢰할 수 있습니다.정확하고 세심한 정밀도는 0.02mm에 도달할 수 있습니다.가공 중에 환경 보호 및 자재를 절약하십시오.출력 도면에 따른 고속, 고속 조각;가공 수량 등에 제한을 받지 않고 저렴한 비용으로 제공됩니다.

8. 레이저 3D 프린팅

이 공정은 레이저를 사용하여 노즐에 의해 이송되는 분말 흐름을 조사하여 단체 또는 합금 분말을 직접 녹이는 레이저 클래딩 기술을 채택합니다.레이저 빔이 떠난 후 합금 액체는 빠르게 응고되어 합금의 신속한 프로토타이핑을 실현합니다.현재 산업 모델링, 기계 제조, 항공 우주, 군사, 건축, 영화 및 TV, 가전 제품, 경공업, 의학, 고고학, 문화 및 예술, 조각, 보석 및 기타 분야에서 널리 사용되었습니다.

9. 레이저 표면 처리 및 재제조의 일반적인 산업 응용

현재 레이저 표면 처리 및 적층 제조 기술, 프로세스 및 장비는 야금, 광산 기계, 금형, 석유 발전, 하드웨어 도구, 철도 운송, 항공 우주, 기계 및 기타 산업에서 널리 사용되고 있습니다.

10. 레이저 전기도금 기술의 응용

레이저 전기도금은 새로운 고에너지 빔 전기도금 기술로, 마이크로 전자 장치 및 대규모 집적 회로의 생산 및 수리에 매우 중요합니다.현재 레이저 전기 도금, 레이저 제거, 플라즈마 레이저 증착 및 레이저 제트의 원리가 아직 연구 중이지만 해당 기술이 적용되었습니다.연속 레이저 또는 펄스 레이저가 전기도금조의 음극 표면에 조사되면 금속의 증착 속도가 크게 향상될 수 있을 뿐만 아니라 컴퓨터를 사용하여 레이저 빔의 궤적을 제어하여 비차폐 코팅을 얻을 수 있습니다. 예상되는 복잡한 기하학.

실제 레이저 전기도금의 적용은 주로 다음 두 가지 특성에 기초합니다.

(1) 레이저 조사 영역의 속도는 본체의 전기 도금 속도(약 103배)보다 훨씬 빠릅니다.

(2) 레이저의 제어 능력이 강하여 재료의 필요한 부분에 필요한 양의 금속을 석출시킬 수 있습니다.일반적인 전기도금은 전극 기판 전체에 걸쳐 이루어지며, 전기도금 속도가 느려 복잡하고 미세한 패턴 형성이 어렵다.레이저 전기도금은 레이저 빔을 마이크로미터 크기로 조정하고 마이크로미터 크기에 대해 비차폐 추적을 수행할 수 있습니다.회로 설계, 회로 수리 및 마이크로 전자 커넥터 부품의 국부 증착을 위해 이러한 유형의 고속 매핑이 점점 더 실용적이 되고 있습니다.

일반 전기 도금과 비교하여 장점은 다음과 같습니다.

(1) 레이저 금 도금 최대 1μM/s, 레이저 구리 도금 최대 10μM/s, 레이저 제트 금 도금 최대 12μM/s, 레이저 제트 구리 도금 최대 50μM/s 등 빠른 증착 속도 μm/s;

(2) 금속 증착은 레이저 조사 영역에서만 발생하며 차폐 조치 없이 국부적인 증착 코팅을 얻을 수 있으므로 생산 공정이 단순화됩니다.

(3) 코팅 접착력이 크게 향상되었습니다.

(4) 자동 제어를 실현하기 쉽습니다.

(5) 귀금속을 절약합니다.

(6) 장비 투자 및 처리 시간을 절약하십시오.

연속 레이저 또는 임펄스 레이저가 전기도금조의 음극 표면에 조사되면 금속의 증착 속도가 크게 향상될 뿐만 아니라 컴퓨터가 레이저 빔의 이동 경로를 제어하여 예상되는 복합체를 갖는 비차폐 코팅을 얻을 수 있습니다. 기하학.레이저 제트 강화 전기 도금의 현재 신기술은 레이저 강화 전기 도금 기술과 전기 도금 용액 분사를 결합하여 레이저와 도금 용액이 동시에 음극 표면에 쏘일 수 있으며 물질 전달 속도가 물질 전달 속도보다 훨씬 빠릅니다. 레이저 조사에 의한 미세 교반을 통해 매우 빠른 증착 속도를 달성합니다.

미래의 발전과 혁신

향후 레이저 표면처리 및 적층 가공 장비의 발전 방향은 다음과 같이 요약할 수 있다.

·고효율 – 현대 산업의 빠른 생산 리듬을 충족시키는 높은 처리 효율성;

·고성능 – 장비는 다양한 기능과 안정적인 성능을 가지며 다양한 작업 조건에 적합합니다.

·높은 지능 – 수동 개입이 줄어들면서 지능 수준이 지속적으로 향상됩니다.

·저비용 - 장비 비용을 제어할 수 있으며 소모품 비용이 절감됩니다.

·Customization – 장비의 개인화된 맞춤화, 정확한 A/S,

·복합 – 레이저 기술과 기존 가공 기술을 결합합니다.