Obróbka cieplna

Laserowa obróbka cieplna, znana również jako hartowanie laserowe, jest procesem modyfikacji powierzchni, stosowanym w celu zwiększenia odporności na zużycie ścierne lub wydłużenia żywotności w odniesieniu do elementów począwszy od narzędzi gospodarstwa domowego po części w przemyśle samochodowym i oprzyrządowanie w przemyśle ciężkim i motoryzacyjnym. Hartowanie laserowe jest najczęściej stosowane w przypadku stali i żeliwa. Obróbka polega na precyzyjnym lokalnym ogrzewaniu powierzchni elementu, przyjednoczesnym zachowaniu własności metalurgicznych materiału rodzimego.

Absorpcja zależy od rodzaju materiału, zawartości węgla, mikrostruktury, stanu powierzchni, rozmiaru i geometrii i jest ograniczona jedynie do warstwy wierzchniej. Głębokość utwardzania waha się od 0,2-2,0 mm. Obszar nagrzewany można kontrolować za pomocą systemów formowania i/lub przesuwu wiązki. Dzięki temu laserowa obróbka cieplna zapewnia producentom precyzyjny i kontrolowany proces modyfikacji warstwy wierzchniej  narzędzi i oprzyrządowania w celu zwiększenia odporności na ścieranie.

Typowe prędkości robocze wynoszą od 10 do 150 cm na minutę. Głębokość utwardzania maleje wraz ze wzrostem prędkości przesuwu wiązki po powierzchni. Osiągalna głębokość zależy od składu stopu. Typowa szerokość przejścia wiązki laserowej osiągalna przy dostępnych rynkowo rozwiązaniach sprzętowych wynosi od 0,5 mm do 5 cm. Mniejsze lub większe wartości są możliwe dzięki wyspecjalizowanym instalacjom.

obróbka cieplna

Wybór metody hartowania laserowego powierzchni zależy głównie od geometrii samego elementu. Większość zastosowań hartowania wymaga stosowania wiązki CW, takich jak hartowanie prowadnic w większości maszyn przemysłowych. Niektóre skomplikowane elementy wymagają użycia laserów impulsowych, takich jak laser iterbowy impulsowy YLPN Mega Pulse.

Większość laserów emitujących wiązkę w zakresie podczerwieni może być używana do utwardzania, ponieważ głównym parametrem wymaganym do utwardzania materiału do żądanej głębokości i twardości jest moc lasera. Materiały na bazie żelaza z łatwością pochłaniają fale o długości 1 mikrona, eliminując potrzebę nakładania powłok absorpcyjnych na hartowane elementy jak jest to wymagane w przypadku laserów CO2.

Lasery diodowe i lasery włóknowe wysokiej mocy produkcji IPG są używane do obróbki cieplnej. Najważniejsze zalety to większa moc wyjściowa, elastyczność dzięki dostarczaniu wiązki za pomocą światłowodu procesowego, kompaktowe rozmiary źródła laserowego, wysokiej niezawodności oraz wysokiej sprawności energetycznej w porównaniu do laserów diodowych klasy kW.