8. Anwendungen in der Formenindustrie
Formen sind einer der erfolgreichsten Anwendungsbereiche für das Laserhärten. Viele Fabriken nutzen diese Technologie, um die Lebensdauer von Formen zu verbessern.
Stanzformen weisen nach dem Laserhärten eine deutlich verbesserte Verschleißfestigkeit an den Schneidkanten auf. Beispielsweise mussten Stanzwerkzeuge für Automobilkarosserieteile möglicherweise nach 80.000 Stanzvorgängen nachgearbeitet werden, nach der Laserabschreckung können es jedoch mehr als 300.000 Stanzvorgänge sein. Denn die Oberflächenhärte der Schneide steigt von 50 HRC auf über 60 HRC und die Härteverteilung ist sehr gleichmäßig.
Auch Kerne und Hohlräume von Kunststoffformen können einer Laserhärtung unterzogen werden. Insbesondere bei Teilen mit dünnen Vorsprüngen oder tiefen Rillen führt die herkömmliche Wärmebehandlung leicht zu Verformungen, doch Laserabschrecken kann dieses Problem gut lösen. Nach dem Abschrecken kann sich auch die Oberflächenrauheit verbessern, was sich positiv auf die Entformung von Kunststoffteilen auswirkt.
Druckgussformen arbeiten unter rauen Bedingungen und halten der Hitze von geschmolzenem Metall bei hohen Temperaturen stand. Durch das Laserabschrecken kann eine hitzebeständige und verschleißfeste gehärtete Schicht auf der Oberfläche entstehen, wodurch die Widerstandsfähigkeit der Form gegenüber thermischer Ermüdung erheblich verbessert wird. Einige Fabriken berichten, dass die Lebensdauer von Schimmelpilzen nach der Behandlung um das Zwei- bis Dreifache verlängert werden kann.
9. Anwendungen auf mechanischen Komponenten
Durch Laserhärten können verschiedene Getriebekomponenten verstärkt werden.
Zahnräder sind typische Anwendungsobjekte. Bei herkömmlich aufgekohlten und abgeschreckten Zahnrädern muss der gesamte Zahn behandelt werden, was zu erheblichen Verformungen führt und ein anschließendes Schleifen des Zahnrads erforderlich macht. Durch das Laserhärten können nur beanspruchte Bereiche wie Zahnflanke und Zahnwurzel behandelt werden, während andere Bereiche eine gute Zähigkeit beibehalten. Dadurch werden die Nutzungsanforderungen erfüllt und gleichzeitig Verzug und Bearbeitungskosten reduziert.
Wellenkomponenten wie Kurbelwellen und Nockenwellen können an Reibungsflächen wie Lagerzapfen und Nocken einer Laserhärtung unterzogen werden. Nach der Behandlung verbessert sich die Oberflächenverschleißfestigkeit. Darüber hinaus können die Schlichtzugaben aufgrund der geringen Verzerrung minimal sein, was Material und Bearbeitungszeit spart.
Führungsschienen, Gleitsteine und andere Gleitreibungskomponenten eignen sich ebenfalls gut-für die Laserhärtung. Auf der Arbeitsfläche können gitterartige oder gestreifte gehärtete Bänder erzeugt werden, die Verschleißfestigkeit gewährleisten und gleichzeitig die Ölspeicherkapazität für eine bessere Schmierung beibehalten.
10. Anwendungen im Luft- und Raumfahrtbereich
An Komponenten in der Luft- und Raumfahrt werden extrem hohe Anforderungen an Gewicht und Zuverlässigkeit gestellt, weshalb die Laserhärtung hier sehr sinnvoll ist.
Triebwerksschaufeln können an Verbindungsbereichen wie Zapfen und Deckband lokal verstärkt werden. Bei herkömmlichen Methoden ist es schwierig, nur diese Bereiche zu behandeln, weshalb die Laserhärtung einen deutlichen Vorteil bietet. Nach der Behandlung verbessern sich die Verschleißfestigkeit und die Beständigkeit gegen Reibverschleiß dieser Bereiche.
Fahrwerkskomponenten arbeiten unter rauen Bedingungen und sind großen Stoßbelastungen ausgesetzt. Durch Laserabschrecken kann in kritischen Bereichen eine Druckspannungsschicht erzeugt werden, wodurch die Ermüdungslebensdauer verbessert wird. Darüber hinaus können nur Spannungskonzentrationsbereiche behandelt werden, ohne die Gesamtzähigkeit zu beeinträchtigen.
Verschiedene Steckverbinder und Verbindungselemente können ebenfalls einer Laserhärtung unterzogen werden. Zum Beispiel der Gewindebereich von Schrauben; Nach der Behandlung verbessern sich die Verschleißfestigkeit und die Abriebfestigkeit.
11. Kernpunkte der Qualitätskontrolle
Um die Qualität des Laserhärtens sicherzustellen, müssen mehrere Aspekte kontrolliert werden.
Die Härteprüfung ist die einfachste. Mit einem Härteprüfer wird die Härte der gehärteten Schicht nicht nur an der Oberfläche, sondern auch in verschiedenen Tiefen gemessen, um die Verteilung der gehärteten Schicht zu sehen. Im Allgemeinen sollten mehrere Punkte an jedem Teil gemessen werden, um die Gleichmäßigkeit zu überprüfen.
Auch die Tiefe der ausgehärteten Schicht ist sehr wichtig. Zu flach bedeutet geringe Verschleißfestigkeit; Zu tief kann die Eigenschaften des Grundmaterials beeinträchtigen. Sie sollte mit metallografischen Methoden gemessen werden: Schneiden des Teils, Polieren und Ätzen zur Beobachtung der Mikrostruktur und Messung der Dicke der weißen Schicht.
Die Sichtprüfung sollte nicht vernachlässigt werden. Überprüfen Sie die Oberfläche auf Mängel wie Verbrennungen oder Risse. Eine normal lasergehärtete Oberfläche sollte eine gleichmäßige dunkle oder farbige Oxidationsfarbe haben. Wenn weiße oder blaue Bereiche vorhanden sind, war die Temperatur möglicherweise zu hoch.
Bei Präzisionsteilen ist die Verformungsmessung besonders wichtig. Wichtige Abmessungen sollten vor und nach dem Abschrecken mit einem Koordinatenmessgerät oder anderen Messwerkzeugen überprüft werden. Die Verformung durch Laserabschreckung ist normalerweise sehr gering, muss aber dennoch überwacht werden.
12. Häufige Probleme und Gegenmaßnahmen
Bei praktischen Anwendungen können einige Probleme auftreten; Hier sind einige häufige Beispiele.
Ungleichmäßige Härte ist das häufigste Problem. Mögliche Ursachen sind: instabile Laserleistung, ungleichmäßige Scangeschwindigkeit, inkonsistente Oberflächenvorbehandlung usw. Zu den Lösungen gehört die Überprüfung des Gerätestatus, die Gewährleistung stabiler Parameter und die Durchführung einer guten Oberflächenvorbehandlung.
Bei Materialien mit hoher Härtbarkeit treten Rissbildungsprobleme häufiger auf. Bei zu schnellem Erhitzen oder Abkühlen kommt es leicht zur Rissbildung. Dies kann durch Vorheizen, Steuern der Scangeschwindigkeit, Optimieren der Punktform usw. vermieden werden.
Eine zu flache gehärtete Schicht kann auf unzureichende Leistung oder zu hohe Geschwindigkeit zurückzuführen sein. Prozessparameter müssen angepasst werden oder die Oberflächenvorbehandlung sollte verbessert werden, um die Absorption zu erhöhen.
Bei der Behandlung großer Flächen kann es zu Aufweichungen in Überlappungszonen kommen. Der überlappende Bereich wird zweimal erhitzt, was zu einer Erweichung des Temperiermittels führen kann. Dies kann verbessert werden, indem der Scanpfad optimiert, der Überlappungsbetrag gesteuert oder Breitstrahlpunkte verwendet werden.
13. Kosten-Nutzenanalyse
Die Ausrüstungsinvestitionen für das Laserhärten sind relativ hoch und liegen zwischen mehreren Hunderttausend und über einer Million RMB pro Maschine. Die Betriebskosten sind jedoch nicht hoch und bestehen hauptsächlich aus Strom- und Hilfsmaterialkosten.
Im Hinblick auf die Gesamtkosten bietet das Laserhärten viele Vorteile. Es spart Material, da der geringe Verzug kleinere Bearbeitungszugaben ermöglicht; Es spart Energie, indem nur eine dünne Oberflächenschicht erhitzt wird und viel weniger Energie verbraucht wird als bei einer Massenwärmebehandlung. Dies spart Zeit, da viele Teile direkt nach dem Abschrecken verwendet werden können und nachfolgende Prozesse wie Richten und Reinigen entfallen.
Noch wichtiger ist, dass es die Produktlebensdauer verlängert und die Häufigkeit von Reparaturen und Austauschen verringert. Bei Verbrauchsteilen wie Formen und Schneidwerkzeugen sind die Vorteile einer um ein Vielfaches längeren Lebensdauer erheblich. Viele Anwender berichten, dass die Ausrüstung zwar teurer ist, sich die Investition jedoch innerhalb von sechs Monaten bis einem Jahr amortisiert.
14. Technologieentwicklungstrends
Die Laser-Abschrecktechnologie befindet sich noch in der Entwicklung; Mehrere Trends sind erwähnenswert.
Geräteintelligenz ist ein klarer Trend. Moderne Anlagen nutzen zunehmend intelligente Steuerungssysteme, die Teile automatisch erkennen, Prozessparameter abrufen und die Prozessqualität überwachen können. Einige können den Abschreckvorgang sogar in Echtzeit über Kameras beobachten und Parameter automatisch anpassen.
Auch die Prozesshybridisierung entwickelt sich. Das Laserhärten wird mit anderen Technologien kombiniert, um deren jeweilige Vorteile zu nutzen. Führen Sie beispielsweise zunächst ein Laserabschrecken durch, um die Härte zu erhöhen, und anschließend ein Laserpolieren, um die Oberflächenqualität zu verbessern. oder die Kombination von Laserabschreckung und Laserauftragschweißen zur Oberflächenverstärkung und Verschleißreparatur.
Eine Ausweitung der Anwendungsfelder ist unumgänglich. Ursprünglich hauptsächlich für Formen und Schneidwerkzeuge verwendet, wird es heute zunehmend für gewöhnliche mechanische Komponenten verwendet. Da die Anforderungen an die Produktlebensdauer steigen, wird die Anwendung dieser Technologie immer weiter verbreitet.
Grüne und umweltfreundliche Eigenschaften erhalten mehr Aufmerksamkeit. Beim Laserhärten kommen weder Öl noch Salzbäder zum Einsatz und es entstehen keine Schadstoffemissionen, was den Anforderungen einer umweltfreundlichen Fertigung entspricht. Deshalb kann es auch in Branchen mit strengen Umweltauflagen gefördert werden.
15. Betriebssicherheitsvorkehrungen
Laser ist ein energiereicher Strahl; Beim Betrieb muss auf Sicherheit geachtet werden.
Augenschutz ist das Wichtigste. Direktes oder reflektiertes Laserlicht kann dauerhafte Augenschäden verursachen. Während des Betriebs müssen spezielle Laserschutzbrillen getragen werden und Arbeitsbereiche müssen mit Warnschildern versehen sein.
Auch der Hautschutz sollte nicht vernachlässigt werden. Lasereinwirkung auf die Haut kann zu Verbrennungen führen. Tragen Sie während des Betriebs Arbeitskleidung, um direkten Kontakt mit der Haut zu vermeiden.
Der Brandschutz erfordert Aufmerksamkeit. Laserfunken können brennbare Stoffe entzünden. Halten Sie den Arbeitsbereich sauber, frei von Ölflecken, Papier und anderen brennbaren Stoffen und rüsten Sie ihn mit Feuerlöschgeräten aus.
Elektrische Sicherheit sollte geschätzt werden. Lasergeräte arbeiten mit Hochspannung; Überprüfen Sie regelmäßig die Verkabelung und sorgen Sie für eine zuverlässige Erdung. Laien sollten keine Reparaturen durchführen.
Rauchabsaugung und Belüftung sollten in Betracht gezogen werden. Beim Abschrecken entsteht Rauch; Abluftgeräte sollten diese umgehend entfernen, um die Luft sauber zu halten.
16. Zusammenfassung
Das Laserhärten ist eine praktische Technologie zur Oberflächenverstärkung. Durch die präzise Steuerung des Energieeintrags bildet es eine harte und verschleißfeste gehärtete Schicht auf der Teileoberfläche. Diese Technologie hat viele Vorteile: geringe Verzerrung, hohe Härte, gute Selektivität und einfache Automatisierung.
Nach Jahren der Entwicklung ist die Laserabschrecktechnologie relativ ausgereift und wird erfolgreich in Bereichen wie Formen, mechanischen Komponenten und Luft- und Raumfahrt eingesetzt. Da die Ausrüstungskosten sinken und sich die Prozesse verbessern, wird sich sein Anwendungsbereich weiter erweitern.
Für produzierende Unternehmen kann der Einsatz der Laser-Abschrecktechnologie die Produktqualität verbessern, die Produktlebensdauer verlängern und die Produktionskosten senken. Obwohl die Anfangsinvestition hoch ist, liegen die langfristigen wirtschaftlichen Vorteile auf der Hand. Insbesondere im aktuellen Kontext der Transformation und Modernisierung der Fertigung werden solche qualitäts- und effizienzsteigernden Technologien immer beliebter.
Mit den Fortschritten in der Lasertechnologie und dem Fortschritt der intelligenten Fertigung wird sich das Laserhärten in Zukunft zu mehr Intelligenz, Präzision und Umweltfreundlichkeit entwickeln und die qualitativ hochwertige Entwicklung der Fertigungsindustrie stark unterstützen.
