Kas ir lāzera pulvera pārklājuma sacietēšana?
Lāzera sacietēšanas tehnoloģija izmanto infrasarkano lāzeru, lai ātri želejotu un pēc tam izārstētu pulvera pārklājuma daļiņas, kuras ir elektrostatiski izsmidzinātas uz daļas virsmas. Kausētās daļiņas ķīmiski reaģē šķērssavienojuma procesa laikā, veidojot pārklājumu, kas parasti ir biezāks, grūtāks un izturīgāks nekā krāsa. Ar lāzeru izārstēti pulvera pārklājumi var sasniegt dažādus parastos pulvera pārklājuma virsmas efektus, ieskaitot gludas, smalkas un rupjas faktūras, upes graudus, grumbiņas un sajauktus un savienotus metāla efektus.
Tradicionāli pulvera pārklājumus izārstē rūpnieciskajās krāsnīs, kurās tiek izmantotas konvekcijas apkure vai infrasarkanās lampas. Lāzera process ievērojami atšķiras no šīm tradicionālajām metodēm divos galvenajos veidos. Pirmkārt, lāzera sacietēšana selektīvi silda tikai apgaismoto zonu, nevis plaši sildot visu daļu un cepeškrāsni. Tas ievērojami uzlabo energoefektivitāti. Otrkārt, pats apkures process ir efektīvāks, ievērojami samazinot nepieciešamo sacietēšanas laiku. Rūpniecisko pulvera pārklājuma operācijām tas ievērojami uzlabo procesa caurlaidspēju.
Kā darbojas lāzera pulvera pārklājums?
Lāzera sacietēšanas sistēmas pamata konfigurācija ir samērā vienkārša. Lieljaudas diodes lāzera sistēmas izejas stars tiek pārveidots un homogenizēts caur optisko sistēmu, un pēc tam tiek projicēts uz daļas virsmas, lai sildītu tikai atlasītos apgabalus.
Lāzera sacietēšanas procesā izmantotās lielās zonas lāzera starus var pielāgot formā un izmērā, lai pārklātu tik mazus kā dažas collas no vienas puses uz tik lielām kā vairākām pēdām plata un diametrā. Atkarībā no staru kūļa konfigurācijas vienu daļu vai detaļu partijas var vienlaicīgi apgaismot. Papildu lāzera avotus var izmantot, lai apgaismotu lielākas teritorijas.
Vēl viena pieeja lielākām daļām vai detaļām ar ļoti izliektām formām ir lāzera projekcijas optikas uzstādīšana uz robotizētas rokas. Tas ļauj staru kustību pārvietot pāri daļas virsmai, pat dažādos leņķos, sacietējot pulvera pārklājumu, kad tas pārvietojas.
Lāzera sacietēšana izmanto lieljaudas diodes lāzera sistēmas, jo tās šajā lietojumprogrammā piedāvā vairākas galvenās priekšrocības. Pirmkārt, to izvadi var viegli pārveidot par taisnstūra staru (kā arī citām staru formām) ar vienmērīgu intensitātes sadalījumu. To ir grūti sasniegt ar ļoti koncentrētiem, noapaļotiem Gausa intensitātes profila stariem, ko rada vairums citu lāzeru.
Otrkārt, diodes lāzera sistēmām ir visaugstākā elektroniskā efektivitāte no visiem lāzera tipiem, parasti pārsniedzot 50%. Turklāt diodes lāzeru radītie infrasarkanie viļņu garumi iekļūst vairākos mikronos zem pārklājuma virsmas. Šī tilpuma sildīšana ātri pārnes enerģiju pulvera pārklājumā, paātrinot sacietēšanas procesu, vienlaikus tērējot maz enerģijas, sildot pamatnes substrātu. Tā kā diodes lāzera process izvairās no komponenta apkures lielapjoma, dzesēšanas laiki tiek ievērojami samazināti, ļaujot lāzera izārstēt pārklājumus uz temperatūras jutīgiem materiāliem.
Lāzera pulvera pārklājuma sacietēšanas priekšrocības
Lāzera sacietēšana ir novatoriska tehnoloģija, kas pārvar vecāku metožu ierobežojumus, ātrāk un par zemākām izmaksām nodrošinot augstas kvalitātes rezultātus. Galvenie lāzera izārstētu pulvera pārklājumu ieguvumi ir:
Ātrums
Infrasarkano diožu lāzeri nodrošina ātru, lokalizētu apkuri, kas tikai minūtēs izārstē pulvera pārklājumu. Pēc pārklājuma sacietēšanas pamatā esošais materiāls strauji atdziest. Turpretī parastajām krāsnīm ir vajadzīgas desmitiem minūšu, lai vienmērīgi karsētu visu daļu, izārstētu pulvera pārklājumu un pēc tam atkal atdziest.
Energoefektivitāte
Lāzera diodes gaismas avoti ir ļoti elektriski efektīvi, gandrīz visu enerģiju, kas vērsta uz mērķa zonu. Lāzers selektīvi selektīvi silda pulveri, kā rezultātā tiek izmantota mazāka enerģija, lai sildītu sagatavi, un praktiski nav enerģijas patēriņa cepeškrāsnī.
Nav atkritumu siltuma
Lāzera sacietēšanas sistēmas ir "aukstas" krāsnis, kas praktiski neizraisa siltumu apkārtējā telpā, samazinot aprīkojuma temperatūras kontroles sistēmas prasības.
Minimāls termiskais spriegums
Lāzera pulvera pārklājuma sacietēšana ir piemērota siltumenerģijas jutīgiem materiāliem, piemēram, plastmasai un koksnei, kā arī smalkām detaļām ar plānām metāla īpašībām.
Procesa kontrole
Istabas temperatūras darbība ļauj precīzi kontrolēt pārklājuma temperatūru līdz plus vai mīnus 1 grādu pēc Celsija, izmantojot borta metroloģijas ierīces, piemēram, termiskos attēlus.
Elastība
Lāzera krāsnīs ir gandrīz nesteidzīgas starta\/apturēšanas iespējas, kas nozīmē, ka nav nepieciešams dīkstāvē vai iesildīšanās laiks. Turklāt mērķa sagataves kvalitātei ir minimāla ietekme uz pārklājuma veiktspēju, jo lāzera cepeškrāsns silda un uzrauga pārklājuma virsmas temperatūru. Tradicionālās sacietēšanas krāsnīs zemas kvalitātes daļas nevar izārstēt tieši blakus augstas kvalitātes daļām bez defektiem vai kvalitātes jautājumiem.
Neliela pēda
Lāzera sacietēšanas sistēmas ir kompaktas un neņem vērā grīdas vietu kā tās apstrādātās daļas. Turklāt process pēc būtības ir savietojams ar nepārtrauktu daļu plūsmu, samazinot kopējo pēdas nospiedumu un palielinot ražošanas caurlaidspēju.
Zemas īpašumtiesību izmaksas
Darbības izmaksas tiek samazinātas, samazinot enerģijas patēriņu, netiek radīti siltums (kas citādi sildītu apkārtējo ražošanas vidi) un ievērojami samazinātas uzturēšanas izdevumus.
Zema oglekļa satura nospiedums
Raksturīga elektriskā energoefektivitāte, atkritumu siltuma novēršana, kas izstarota ar aprīkojumu, un palīgmateriālu trūkums padara lāzeru, kas izārstē videi draudzīgāku un ilgtspējīgāku procesu.
Lāzera sacietēšana pret konvekcijas krāsnīm
Konvekcijas krāsnis būtībā ir industrializētas, vietējās konvekcijas krāsniņu samazinātas versijas. Daļas novieto cepeškrāsnī, un gaisu karsē, parasti ar gāzes degli vai elektrisko sildīšanas elementu. Gaiss tiek cirkulēts visā cepeškrāsns dobumā, lai vienmērīgi sildītu daļu. Kuterizācijas temperatūra parasti ir no 325 grādiem F līdz 400 grādiem F. -lai gan krāsnīm var iestatīt augstāku, lai sasniegtu substrāta temperatūru šajā diapazonā -daļas parasti cep 10 līdz 20 minūtes, lai pilnībā izārstētu.
Acīmredzams konvekcijas krāsniņu trūkums ir to energoefektivitāte. Viņiem ir jāsilda lieli gaisa apjomi, kā arī pati cepeškrāsns, un viņiem ir jāpaceļ visas daļas temperatūra, ne tikai pulvera pārklājums. Konvekcijas pulvera pārklājuma krāsnis bieži tiek atstāta tukšgaitā starp maiņām, dažreiz pat 24 stundas diennaktī, lai izvairītos no dzesēšanas temperatūras zem atļautās kritiskās vērtības. Tas viss izšķērdē laiku un enerģiju, kā arī rada lielu oglekļa pēdu. Arī konvekcijas krāsnis aizņem salīdzinoši lielu ražošanas vietas daudzumu.
Lāzera sacietēšanas un infrasarkano krāsņu salīdzinājums
Infrasarkanās krāsnis pārnes enerģiju uz daļas virsmu ar izstarojošu sildīšanu, pārnesot enerģiju tieši, nepaļaujoties uz konvekciju. Lai izveidotu infrasarkano starojumu, viņi izmanto dažādus gaismas avotus, piemēram, kvarca lampas, keramikas izstarotājus vai volframa pavedienus. Turklāt dažās vienībās tiek izmantoti gāzes katalītiskie emitētāji. Šajā gadījumā ogles vai propāna gāze katalizē reakciju uz specializēta emitētāja virsmas, lai iegūtu infrasarkano starojumu bez atvērtas liesmas.
Infrasarkanā sildīšana ir ātrāka un energoefektīvāka nekā konvekcijas sildīšana. Faktiski diožu lāzeru un tradicionālo infrasarkano staru avotu elektriskā un optiskā pārveidošanas efektivitāte ir salīdzināma. Tomēr, lai arī tradicionālajai infrasarkano staru sacietēšanai ir dažas līdzības ar lāzera sacietēšanu, avoti, kas nav lāzera, kopumā ir daudz mazāk efektīvi.
Viens no iemesliem tam ir tas, ka infrasarkano starojumu sildītāji, kas nav lāzera, izstaro platjoslas starojumu. Lielāko daļu šī starojuma nav labi absorbēts pulvera pārklājums, un tāpēc tas tieši neveicina sacietēšanas procesu. Turklāt infrasarkanie sildītāji izstaro visos virzienos. Tāpēc lielākā daļa infrasarkanā sildītāja izlaides nesasniedz sagatavi, bet tikai silda cepeškrāsns dobumu. Šāda veida apkure apgrūtina procesa uzraudzību in situ.
Turpretī diodes lāzera sacietēšanas sistēmas ļoti virzītā starā nodrošina šauru infrasarkano viļņu garumu klāstu. Tā rezultātā lāzera gaismu daudz vairāk absorbē pulvera pārklājuma daļiņas, kas tieši veicina sacietēšanas procesu. Turklāt lāzera stara intensitāte ievērojami pārsniedz citu infrasarkano gaismas avotu intensitāti, tāpēc sacietēšana ir ātrāka.
Kā izmantot lāzera pulvera pārklājuma sacietēšanu?
Lāzera sacietēšana ir saderīga ar gandrīz visiem pulvera pārklājumu un substrāta materiālu veidiem, padarot to plaši piemērojamu. Parastie pieteikumi ietver:
Korozijas pretestības uzlabošana automobiļu komponentos, ieskaitot riteņus, šasijas komponentus un apakšdaļas
- Gaisa kuģa sastāvdaļu izturības palielināšana un aizsardzības nodrošināšana no ekstrēmiem apstākļiem
- Nodrošinot spēcīgu, pievilcīgu apdari patēriņa produktiem, piemēram, ledusskapjiem, veļas mašīnām, krāsnīm un āra mēbelēm
- Laika apstākļu pretestības uzlabošana tādos komponentos kā logu rāmji un margas
- Rūpniecisko mašīnu, instrumentu un apvalku aizsardzība no nodiluma un skarbas vides
- Elektriskās izolācijas un aizsardzības nodrošināšana metāla apvalkiem, šasijai un savienotājiem rūpniecības aprīkojumā
- Bioloģiski saderīgu un pretmikrobu pārklājumu izveidošana slimnīcu aprīkojumam un medicīnas ierīcēm
Sākot ar automobiļu ražošanu un beidzot ar medicīnisko ierīču ražošanu, pulvera pārklājums ir plaši izmantota tehnoloģija. Galvenās nozares ir: automobiļu, lauksaimniecības aprīkojums, aviācijas un kosmosa, aprīkojums, ēkas un celtniecība, mēbeles, rūpniecības aprīkojums, elektronika, medicīnas ierīces
