عمليات التصلب بالليزر: شرح مراحل التحول والذوبان والتصلب بالصدمات

يعد التصلب بالليزر أحد أحدث تطبيقات تكنولوجيا الليزر في التصنيع. إنها تستخدم شعاع الليزر لتسخين سطح قطعة العمل المعدنية محليًا وبسرعة، بحيث يتم تحسين صلابة السطح ومقاومة التآكل ومقاومة التآكل بدرجات متفاوتة وتمديد عمر الخدمة. الأساس النظري هو التفاعل بين إشعاع الليزر والمواد - والنتيجة المحددة تعتمد على ثلاثة عوامل: قوة الليزر، وكثافة الطاقة، وزمن التعرض.

للحصول على نظرة عامة كاملة على الآلية المعدنية ودقتها الصناعية، راجع دليلناشرح تصلب السطح بالليزر.

اعتمادًا على كيفية توصيل طاقة الليزر وامتصاصها، تنقسم عملية تصلب الليزر إلى ثلاث عمليات متميزة.

1. مرحلة تصلب التحول

يقوم الليزر بمسح سطح قطعة العمل ويقوم بتسخينها بسرعة فوق درجة الحرارة الحرجة. عندما يتحرك الشعاع، تقوم الركيزة الباردة بتوصيل الحرارة بعيدًا على الفور تقريبًا، مما يؤدي إلى إخماد المنطقة وتحفيز تحول المارتنسيت أو الباينيت. هذه هي العملية الأكثر استخدامًا على نطاق واسع، حيث توفر طبقة صلبة يتم التحكم فيها بدقة دون تغيير كيمياء الجزء.

2. ذوبان وتصلب تصلب

عند كثافات الطاقة الأعلى، تذوب الطبقة السطحية ثم تعود إلى التصلب-بسرعة كبيرة. يوفر الهيكل الدقيق والمتجانس الناتج صلابة محسنة ومقاومة محسنة للتآكل مقارنةً بتحويل الحالة الصلبة- وحده.

3. تصلب الصدمة

تولد نبضة ليزر مكثفة وقصيرة موجة صدمية تعمل على -تقوية السطح من خلال تشوه البلاستيك. تقدم هذه العملية الإجهاد المتبقي الضاغط، وهو ذو قيمة خاصة لتحسين مقاومة التعب.

العمليات الثلاث ليست متنافية - فهي تختلف بشكل أساسي في قوة الليزر وكثافة الطاقة، ويمكن ضبطها لتتناسب مع المادة وعمق التصلب المطلوب.

تعتبر عملية التقسية بالليزر فعالة بشكل خاص في سبعة سيناريوهات حيث تكافح المعالجة الحرارية التقليدية:

1. قطع العمل الكبيرة التي يصعب وضعها في فرن المعالجة الحرارية.
2. الأجزاء التي تتطلب معالجة فقط على الأسطح الموضعية مثل الأخاديد والثقوب والحواف.
3. الأجزاء التي يصعب معالجتها بالمعالجة الحرارية التقليدية.
4. أجزاء دقيقة مع حدود صارمة لتشويه المعالجة الحرارية.
5. تصلب سطح قطع الحديد الزهر.
6. الأجزاء المعرضة للتشقق تحت المعالجة الحرارية التقليدية.
7. الأجزاء التي تفشل في الوصول إلى متطلبات الصلابة من خلال المعالجة الحرارية التقليدية.

وباعتبارها عملية سريعة-لا تحتاج إلى تلامس، فإن عملية التقسية بالليزر لا تحتاج إلى إخماد خارجي، مما يؤدي إلى الحد الأدنى من التشوه في قطعة العمل ودورة تبريد سريعة. بالمقارنة مع التقوية باللهب والكربنة، فإنه يستخدم تسخين ليزر عالي الكثافة-يتطلب خطوات أقل ويعمل بشكل أسرع. تكون الطبقة المتصلبة موحدة، وعادة ما تكون الصلابة أعلى بنسبة 15-20٪ من الطبقة التقليدية. من السهل التحكم في عمق التسخين ومساره، وسهل الضبط، وقابل للتشغيل الآلي بشكل كبير.

آلة التصلب بالليزر King's Laser RS-LQM-R3000 3000W

يتم استخدام تصلب السطح بالليزر على نطاق واسع في مجالات مثل القوالب والتصنيع الميكانيكي والبترول والصناعات الكيماوية والصناعات الخفيفة وأدوات الأجهزة وقطع غيار السيارات نظرًا لأدائها الممتاز في المعالجة الحرارية. ومن بينها، تعد السبائك المعدنية من أكثر المواد المستخدمة على نطاق واسع في الصناعة، حيث تحتوي على هياكل مجهرية معقدة يمكن التحكم فيها من خلال المعالجة الحرارية بالليزر لتغيير خواصها الميكانيكية والفيزيائية والكيميائية وتحقيق أداء مختلف. تشمل قطع العمل النموذجية القوالب، والتروس، والأعمدة، والخيوط، وقضبان التوجيه، وبطانات الأسطوانات، والمنتجات العسكرية المهمة، وما إلى ذلك.

تصلب العفن بالليزر

تصلب الترس الحلقي بالليزر

تصلب بطانة الاسطوانة بالليزر

تحقق عملية التصلب بالليزر تقوية السطح من خلال ثلاث آليات - تحويل الطور والذوبان- والتصلب والصدمة - يتم تحديدها عن طريق ضبط الطاقة وكثافة الطاقة ووقت التعرض. للحصول على مقارنة كمية بين هذه العمليات وطرق الحث واللهب والكربنة، اقرأ دليلنا حولمزايا تصلب السطح بالليزر. للحصول على نظام آلي-جاهز للإنتاج، استكشف ماكينة King's Laser RS-LQM-R3000 3000W لتقوية الألياف بالليزر.