Tribotechnické listy

 

 

Laserové kalení proces s velkým potenciálem

V dnešní době jsou konstrukční díly vystavovány stále většímu zatížení, čímž vzniká potřeba použití součástek s vysokou odolností proti opotřebení. S tím také přichází požadavek na zvýšení odolnosti pouze přesně v namáhaném místě při zachování původních vlastností materiálu ve zbylé části výrobku. Tepelné zpracování povrchových vrstev, které velmi flexibilně a přesně vylepšuje odolnost proti opotřebení povrchu, je kalení s martenzitickou přeměnou pomocí laserového paprsku.

Nejčastějšími uživateli této technologie jsou především automobilový sektor (komponenty motoru a převodové díly), nástrojárny, strojírenské firmy s konstrukčními díly jako např. součásti řízení, vačky (styčné plochy), vodící dráhy, komponenty extrudérů, ohýbací nástroje. Další zajímavou oblast použití nalézáme u firem, které konstruují textilní stroje, stroje na zpracování papíru a balící průmysl. Zde jsou to v první řadě nástroje na vysekávání plechů, raznice a řezací válce.

 

 

Výhodou laserového kalení jsou zejména pouze nepatrné deformace díky přesnému směrování energie tam, kde je potřeba.
Tento způsob zpracování nabízí velkou flexibilitu a velmi dobrou možnost automatizace procesu. Není potřeba žádných dalších přídavných médií a pouze s použitím ochranné atmosféry lze dosáhnout čistého, lesklého povrchu. Vzniklá martenzitická struktura je jemnozrnná a relativně houževnatá. Těžko přístupná místa, jako vývrty nebo drážky mohou být zpracovány přesně jen na požadovaných plochách. Periferní komponenty, jako řízení teploty, CAD/CAM systém a databanka parametrů zajišťují značnou jistotu a opakovatelnost procesu.
Pro laserové kalení lze použít oceli s obsahem uhlíku od 0,3 % a litiny. Kalitelné materiály jsou tedy např. zušlechťovací oceli, pružinové oceli, ložiskové oceli, korozi a kyselinám odolné oceli, nástrojové oceli, litiny a sintrované materiály. Při zásahu kovu laserovým paprskem se absorbovaná část přemění v teplo. Tím se zahřeje povrchová vrstva. Kalení ve smyslu samozakalení je způsobeno prudkým vyrovnáním teplot mezi povrchovou vrstvou a sousedícím materiálem. Zpravidla není zapotřebí použít přídavné chladící médium.

 


Proces odpovídá ve své podstatě klasickému martenzitickému kalení. Krátkým, lokalizovaným zahřátím materiálu nad austenitizační teplotu dochází k uvolnění přítomného uhlíku.
Po krátké výdrži na teplotě pro difuzi tepla do požadované hloubky následuje prudké ochlazení díky celkové hmotě opracovávaného dílu. Pro proces jsou typické intenzity od 10³ - 104 W/cm² a časy působení od zhruba 0,8 - 8,0 vteřin.

 


Průměrné hloubky prokalení leží mezi 0,8 a 1,5 mm. S odpovídající konfigurací lze však dosáhnout i větších hloubek. Pro realizaci větší šíře kaleného pruhu se nejčastěji používají liniové rozdělovače intenzity. Rozdílných šířek kaleného pruhu lze dosáhnout výměnou používané optiky. Diodový laser zcela kompenzuje nevýhody tradičních zdrojů záření, které se ukazují při užití laseru jako nehospodárné. Díky jeho krátké vlnové délce < 1 μm (808 nm, 940 nm, 980 nm) nepotřebuje žádné přídavné absorpční vrstvy.
Laserové kalení může být použito jak pro velkosériovou produkci, tak i pro malé série. O hospodárnosti procesu můžeme hovořit vždy, když se jeho prostřednictvím optimalizují procesní řetězce, tzn. když je minimalizována potřeba následného opracování, neboli když je laserové kalení posledním krokem zpracování.

 


Autor: Dieter Bulling

 

 

Späť

 

Pridať komentár

* :
* :
* :
8 + 7 =
Odoslanie formulára

TriboTechnika 4/2019

TriboTechnika_4_2019 by TechPark Vydavatelstvo on Scribd