Lazerle söndürme teknolojisinin prensibi, özellikleri ve uygulamaları
Lazerle sertleştirme, yüksek enerjili lazer ışınları kullanarak malzeme yüzeylerini faz geçiş noktalarının ötesinde ısıtan son teknoloji bir işlemdir. Malzeme doğal olarak soğudukça, östenit martensit'e dönüşerek ürün yüzeyinde olağanüstü sertlik ve aşınma direncine sahip sertleştirilmiş bir katman oluşturur. Bu teknik, temel malzemenin genel performansından ödün vermeden iş parçası yüzeylerinin mikro yapısını ve özelliklerini önemli ölçüde değiştirir ve kontrollü ısıl işlem yoluyla yerel mukavemet artışı sağlar.
Lazer yüzey söndürme işleminin özellikleri şunlardır:
Yüksek güç yoğunluğu: Lazer yüzey soğutma, odaklanmış lazer ışınını ısı kaynağı olarak kullanarak iş parçasının yüzeyini hızla ısıtır ve östenit oluşturur.
Hızlı ısıtma ve soğutma: Bu işlem, saniyeler içinde (tipik olarak 0,01-0,001 saniye) hızlı ısıtma sağlayarak iş parçasının deformasyonunu etkili bir şekilde en aza indirir. Bu temiz ve verimli sertleştirme yöntemi, soğutma maddesi olarak su veya yağa olan ihtiyacı ortadan kaldırır. İndüksiyonla sertleştirme, alevle sertleştirme ve karbürleme işlemlerine kıyasla, lazerle sertleştirme, üstün sertliğe sahip (tipik olarak indüksiyonla sertleştirmeye göre 1-3 HRC daha yüksek) homojen bir şekilde sertleştirilmiş bir katman sağlar.
Minimum Parça Deformasyonu: Hızlı ısıtma ve soğutma işlemi, iş parçası deformasyonunu en aza indirerek ısıtma derinliği ve yörüngesinin hassas kontrolünü sağlar. Bu, indüksiyonla sertleştirmede olduğu gibi farklı parça boyutları için özel indüksiyon bobinlerine ihtiyaç duymadan otomasyonu mümkün kılar. Ayrıca, büyük parçalar için karbürleme ve su verme gibi kimyasal ısıl işlemlerle ilişkili fırın boyutu sınırlamalarını da ortadan kaldırır. Sonuç olarak, lazerle sertleştirme, çeşitli endüstriyel uygulamalarda indüksiyonla sertleştirme ve kimyasal ısıl işlem gibi geleneksel yöntemlerin yerini giderek daha fazla almaktadır. Özellikle, lazerle sertleştirme, işlem öncesi ve sonrası ihmal edilebilir düzeyde malzeme deformasyonuna neden olur. Su verme sıcaklıklarının erime noktalarına çok yakın olduğu yüksek sıcaklıktaki metal parçalar için, indüksiyon tabanlı yüzey sertleştirme genellikle köşelere veya düzensiz alanlara zarar vererek hurdaya yol açar. Lazerle yüzey sertleştirme bu sınırlamayı tamamen ortadan kaldırır.
Bu nedenle, özellikle yüksek hassasiyet gerektiren parçaların yüzey işlemesi için uygundur. İşlem görmüş iş parçası taşlama gerektirmez ve son işlem aşaması olarak kullanılabilir.
Karmaşık şekiller için uygundur: Kör delikler, iç delikler, küçük oluklar, ince duvarlı parçalar vb. gibi karmaşık şekilli bileşenler için kullanılabilir. Yüksek çok yönlülük: Geniş lazer odaklama derinliği sayesinde, sertleştirme sırasında parçaların boyutu, ölçüleri veya yüzeyi üzerinde katı kısıtlamalar yoktur. Buna karşılık, mevcut orta-yüksek frekanslı sertleştirme, çeşitli parçalar için özel olarak üretilmiş indüksiyon sensörleri gerektirir;
Lazerle sertleştirilmiş katmanların derinliği, malzeme bileşimi, özellikleri, yüzey özellikleri ve temel işleme parametreleri gibi faktörlere bağlı olarak tipik olarak 0,3-2,0 mm aralığındadır. Büyük şanzıman dişlilerinin veya motor şaft bileşenlerinin şaft boyunlarında sertleştirme işlemleri yapılırken, yüzey pürüzlülüğü esasen değişmeden kalır. Bu, belirli operasyonel gereksinimleri karşılamak için sonradan işleme ihtiyacını ortadan kaldırır.
Lazerle sertleştirme iki tarama yöntemi kullanır: dairesel veya dikdörtgen noktalarla dar bant tarama ve doğrusal noktalarla geniş bant tarama. Dar bant taramada sertleştirilmiş bölge genişliği, nokta çapına yakından uyar, tipik olarak 5 mm içindedir. Geniş alanlı sertleştirme uygulamaları için, üst üste binen bölgelerin temperlenmiş yumuşama bantları oluşturduğu durumlarda ardışık taramalar gereklidir. Bu bantların genişliği, nokta özelliklerine bağlıdır; düzgün dikdörtgen noktalar genellikle daha küçük bantlar üretir. Yumuşama bantlarının olumsuz etkilerini azaltmak için geniş bant tarama teknolojisi kullanılır. Bu yöntem, odaklanmış dairesel noktaları doğrusal noktalara dönüştürerek tarama genişliğini önemli ölçüde genişletir.
Lazerle sertleştirme teknolojisinin araştırma, geliştirme ve uygulaması şu anda yükseliş aşamasındadır, ancak karmaşık şekilli iş parçalarının işlenmesinde zorluklar devam etmektedir. Bununla birlikte, en son teknoloji ürünü bir ısıl işlem yeniliği olarak lazerle sertleştirme, geleneksel yüzey sertleştirme yöntemlerinin başarmakta zorlandığı teknik hedeflere ulaşmayı mümkün kılmaktadır. Özellikle, bu işlem üretim sırasında soğutma ortamına olan ihtiyacı ortadan kaldırarak, küresel endüstrinin "düşük oksidasyonlu ve çevre dostu üretim" standartlarına olan bağlılığıyla uyumludur. Kesici takım kenarları, valf sızdırmazlık yüzeyleri, küçük dişliler, minyatür kalıplar, otomotiv parçaları, dişli halkaları, takım tezgahı kılavuzları, motor milleri ve redüktör milleri dahil olmak üzere çeşitli mekanik bileşenlerin yüzey ısıl işleminde özellikle etkili olduğu kanıtlanmıştır.