लेज़र सफ़ाई से परे लेज़र सतह उपचार प्रौद्योगिकी

लंबे समय से, लेजर तकनीक को वेल्डिंग, कटिंग और मार्किंग में व्यापक उपयोग के लिए जाना जाता है, और केवल इन दो वर्षों में, लेजर सफाई के क्रमिक लोकप्रिय होने के साथ, लेजर सतह उपचार की अवधारणा अधिक से अधिक हो गई है ध्यान का केन्द्र और लोगों के मन में प्रकट हुआ। गैर-संपर्क तरीके से लेजर प्रसंस्करण, उच्च लचीलापन, उच्च गति, कोई शोर नहीं, सब्सट्रेट को नुकसान के बिना छोटा गर्मी प्रभावित क्षेत्र, कोई उपभोग्य वस्तु नहीं और पर्यावरणीय कम कार्बन।

लेजर सतह उपचारवास्तव में लेज़र सफाई के अलावा बहुत बड़ी संख्या में अनुप्रयोग श्रेणियां हैं, जैसे लेज़र पॉलिशिंग, लेज़र क्लैडिंग, लेज़र शमन इत्यादि। इन विधियों का उपयोग सामग्री की सतह के विशिष्ट भौतिक-रासायनिक गुणों को बदलने के लिए किया जाता है, उदाहरण के लिए, सतह को हाइड्रोफोबिक फ़ंक्शन में संसाधित करने के लिए, या लगभग 10 माइक्रोन के व्यास का उत्पादन करने के लिए लेजर पल्स, छोटे अवसादों की केवल कुछ माइक्रोन की गहराई , खुरदरापन बढ़ाने, सतह के आसंजन को बढ़ाने आदि के तरीके के रूप में।

निम्न के अलावालेजर सफाईक्या आप लेजर सतह उपचार के निम्नलिखित प्रकार जानते हैं?

लेजर शमन

अत्यधिक दबाव वाले और जटिल घटकों की मशीनिंग के लिए लेजर हार्डनिंग एक समाधान है, जो कैमशाफ्ट और झुकने वाले उपकरणों जैसे उच्च घिसाव वाले भागों के लिए उच्च तनाव और लंबे जीवन की अनुमति देता है।

यह कार्बन युक्त वर्कपीस की त्वचा को पिघलने वाले तापमान (900 - 1400 डिग्री, विकिरणित शक्ति का 40 प्रतिशत अवशोषित होता है) से थोड़ा कम तापमान पर गर्म करके काम करता है, ताकि धातु जाली में कार्बन परमाणुओं को पुन: व्यवस्थित किया जा सके ( ऑस्टेनिटाइजेशन), और फिर लेजर बीम फ़ीड की दिशा में सतह को लगातार गर्म करती है, और लेजर बीम के आसपास की सामग्री लेजर बीम के चलते इतनी तेजी से ठंडी हो जाती है कि धातु की जाली अपने मूल रूप में लौटने में असमर्थ हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप मार्टेंसाइट, जिसके परिणामस्वरूप मार्टेंसाइट होता है और कठोरता में उल्लेखनीय वृद्धि होती है।

लेज़र हार्डनिंग द्वारा प्राप्त कार्बन स्टील की बाहरी परतों की सख्त होने की गहराई आमतौर पर 0.1-1.5 मिमी होती है, और कुछ सामग्रियों में 2.5 मिमी या इससे अधिक हो सकती है। पारंपरिक सख्तीकरण विधियों की तुलना में निम्नलिखित लाभ हैं:

1. लक्षित ताप इनपुट एक स्थानीय क्षेत्र तक सीमित है, जिसके परिणामस्वरूप मशीनिंग के दौरान वस्तुतः कोई घटक विरूपण नहीं होता है। पुनर्कार्य लागत कम हो जाती है या पूरी तरह से समाप्त हो जाती है;

2. जटिल ज्यामिति और सटीक घटकों पर भी सख्त होना, स्थानीय रूप से प्रतिबंधित कार्यात्मक सतहों को सटीक सख्त करने की अनुमति देना, जिन्हें पारंपरिक सख्त तरीकों से सख्त नहीं किया जा सकता है;

विरूपण के बिना. पारंपरिक सख्त प्रक्रियाएं उच्च ऊर्जा इनपुट और शमन के कारण विकृति पैदा करती हैं, लेकिन लेजर सख्त करने के दौरान लेजर तकनीक और तापमान नियंत्रण के कारण गर्मी इनपुट को सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है। घटक वस्तुतः प्राचीन रहता है;

घटक की कठोरता ज्यामिति को तुरंत और "मक्खी पर" बदला जा सकता है। इसका मतलब यह है कि ऑप्टिक्स/संपूर्ण सिस्टम को परिवर्तित करने की कोई आवश्यकता नहीं है।

Laser बालों का झड़ना

लेजर ग्रॉसिंग धातु सामग्री की सतह संशोधन के लिए प्रक्रिया उपकरणों में से एक है। संरचना प्रक्रिया में, तकनीकी गुणों को उद्देश्यपूर्ण ढंग से संशोधित करने और नए कार्यों को विकसित करने के लिए लेजर परतों या सब्सट्रेट्स में नियमित रूप से व्यवस्थित ज्यामिति बनाता है। इस प्रक्रिया में आम तौर पर प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य तरीके से सतह पर नियमित रूप से व्यवस्थित ज्यामिति उत्पन्न करने के लिए लेजर विकिरण (आमतौर पर लेजर प्रकाश की छोटी दालें) का उपयोग शामिल होता है। लेजर बीम सामग्री को नियंत्रित तरीके से पिघलाती है और उचित प्रक्रिया प्रबंधन द्वारा परिभाषित संरचना में जम जाती है।

उदाहरण के लिए हाइड्रोफोबिक सतह संरचनाएं पानी को सतह से बहने देती हैं। अल्ट्राशॉर्ट स्पंदित लेज़रों के साथ सतहों पर उप-माइक्रोन संरचनाएं बनाने से इस संपत्ति को साकार किया जा सकता है, और बनाई जाने वाली संरचना को लेज़र मापदंडों को अलग-अलग करके सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है। विपरीत प्रभाव, जैसे हाइड्रोफिलिक सतहें, भी महसूस किया जा सकता है।

ऑटोमोटिव पैनलों को पेंट करने के लिए, आपको पेंट के आसंजन को बढ़ाने के लिए पतली प्लेट की सतह को "माइक्रो-पिट" का समान वितरण करना होगा, जिसमें प्रति सेकंड हजारों से दसियों हजार बार स्पंदित लेजर बीम रोल घटना की सतह पर ध्यान केंद्रित करती है। रोल पर, रोल सतह पर फोकस बिंदु में एक छोटे से घुलनशील पूल बनाने के लिए, सूक्ष्म घुलनशील पूल के किनारे पर एक ही समय में उड़ाने, ताकि निर्दिष्ट आवश्यकताओं के अनुसार पिघला हुआ सामग्री का घुलनशील पूल जितना हो सके पूल तक संभव ढेर! चाप के आकार के टैब के गठन के किनारे, ये छोटे टैब और सूक्ष्म गड्ढे न केवल पेंट के आसंजन को बढ़ाने के लिए सामग्री की सतह की खुरदरापन को बढ़ा सकते हैं, बल्कि सेवा जीवन को बढ़ाने के लिए सामग्री की सतह की कठोरता में भी सुधार कर सकते हैं।

लेजर संरचना द्वारा कुछ गुण उत्पन्न होते हैं, जैसे घर्षण गुण या कुछ धातु सामग्री की विद्युत और तापीय चालकता। इसके अलावा, लेजर संरचना वर्कपीस की बॉन्डिंग ताकत और सेवा जीवन को बढ़ाती है।

पारंपरिक तरीकों की तुलना में, सतहों की लेजर संरचना अधिक पर्यावरण के अनुकूल है, इसके लिए अतिरिक्त अपघर्षक ब्लास्टिंग एजेंटों या रसायनों की आवश्यकता नहीं होती है; दोहराने योग्य और सटीक, लेज़र नियंत्रित संरचनाओं को सक्षम करते हैं जो माइक्रोन के लिए सटीक होते हैं और दोहराने में बहुत आसान होते हैं; कम रखरखाव, लेजर संपर्क रहित होते हैं और इसलिए तेजी से घिसने वाले यांत्रिक उपकरणों की तुलना में बिल्कुल घिसाव रहित होते हैं; और पोस्ट-प्रोसेसिंग की कोई आवश्यकता नहीं है, लेजर-संसाधित हिस्से पर कोई पिघला हुआ या अन्य मशीनिंग अवशेष नहीं बचा है।

लेजर चकाचौंध सतह खत्म

लेज़र टेम्परिंग का उपयोग आमतौर पर लेज़र चमकदार सतह उपचार में किया जाता है, जिसे लेज़र कलर मार्किंग के रूप में भी जाना जाता है। प्रक्रिया का सिद्धांत यह है कि लेजर हीटिंग सामग्री, धातु स्थानीय हीटिंग को उसके पिघलने बिंदु से थोड़ा नीचे, उचित प्रक्रिया मापदंडों में, इस समय, गेट की संरचना बदल जाएगी; वर्कपीस की सतह में एक ऑक्साइड परत बनेगी, प्रकाश विकिरण में फिल्म की यह परत, घटना प्रकाश हस्तक्षेप ताकि इस समय विभिन्न प्रकार के तड़के वाले रंग, रंगीन अंकन परत की इस परत द्वारा उत्पन्न परत की सतह, अवलोकन के कोण को बदलने की आवश्यकता नहीं होने के साथ, अंकन पैटर्न को विभिन्न रंगों से बदल दिया जाएगा।

ये रंग तापमान को लगभग स्थिर रखते हैं। 200 डिग्री. उच्च तापमान पर, गेट अपनी मूल स्थिति में लौट आता है - अंकन गायब हो जाता है। सतह की गुणवत्ता बरकरार रहती है। जालसाजी-विरोधी अनुप्रयोगों में उच्च स्तर की सुरक्षा और पता लगाने की क्षमता हासिल की जाती है। अल्ट्राशॉर्ट स्पंदित लेजर के साथ नए ब्लैक मार्किंग के अलावा, जो हाल के वर्षों में चिकित्सा प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में अच्छी तरह से स्थापित हो गया है, यह उत्पाद मार्किंग के लिए भी आदर्श रूप से अनुकूल है और इस प्रकार यूडीआई निर्देश के अनुसार अद्वितीय ट्रैसेबिलिटी के लिए भी उपयुक्त है।

लेजर पिघलना

यह धातु और धातु-सिरेमिक संकर सामग्रियों के लिए उपयुक्त एक योगात्मक विनिर्माण प्रक्रिया है। इससे 3डी ज्योमेट्री बनाई या संशोधित की जा सकती है। इस उत्पादन विधि का उपयोग करके, लेजर का उपयोग मरम्मत या कोटिंग के लिए भी किया जा सकता है। इस प्रकार, एयरोस्पेस क्षेत्र में, टरबाइन ब्लेड की मरम्मत के लिए एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग का उपयोग किया जाता है।

उपकरण और सांचे बनाने में, टूटे या घिसे हुए किनारों और आकार की कार्यात्मक सतहों की मरम्मत की जा सकती है, या यहां तक ​​कि स्थानीय स्तर पर कवच भी बनाया जा सकता है। घिसाव और क्षरण को रोकने के लिए, असर वाले स्थानों, रोलर्स या हाइड्रोलिक घटकों को ऊर्जा प्रौद्योगिकी या पेट्रोकेमिस्ट्री में लेपित किया जाता है। ऑटोमोटिव विनिर्माण में एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग का भी उपयोग किया जाता है। यहां कई घटकों को संशोधित किया गया है।

पारंपरिक लेज़र मेटल क्लैडिंग में, लेज़र बीम पहले स्थानीय रूप से वर्कपीस को गर्म करती है और फिर एक पिघला हुआ पूल बनाती है। फिर बारीक धातु पाउडर को लेजर प्रोसेसिंग हेड के नोजल से सीधे पिघले हुए पूल में छिड़का जाता है। उच्च गति वाली लेजर धातु पिघलने के दौरान, पाउडर के कण पहले से ही सब्सट्रेट सतह के ऊपर लगभग पिघलने वाले तापमान तक गर्म हो जाते हैं। परिणामस्वरूप, पाउडर कणों को पिघलाने में कम समय लगता है।

प्रभाव: प्रक्रिया की गति में उल्लेखनीय वृद्धि. छोटे थर्मल प्रभावों के कारण, उच्च गति वाले लेजर धातु पिघलने से उन सामग्रियों को कोट करना भी संभव हो जाता है जो गर्मी के प्रति बहुत संवेदनशील होते हैं, जैसे कि एल्यूमीनियम मिश्र धातु और कच्चा लोहा मिश्र धातु। एचएस-एलएमडी प्रक्रिया के साथ, घूर्णी सममित सतहों पर 1500 सेमी²/मिनट तक की उच्च सतह दर प्राप्त की जा सकती है, जबकि प्रति मिनट कई सौ मीटर तक की फ़ीड दर प्राप्त की जा सकती है।

लेज़र पाउडर लेज़र मेटल क्लैडिंग द्वारा महंगे भागों या साँचे की मरम्मत जल्दी और आसानी से की जा सकती है। क्षति, चाहे बड़ी हो या छोटी, शीघ्रता से और लगभग बिना किसी निशान के ठीक की जा सकती है। डिज़ाइन में बदलाव भी संभव है. इससे समय, ऊर्जा और सामग्री की बचत होती है। विशेष रूप से निकेल या टाइटेनियम जैसी महंगी धातुओं के लिए, यह काफी सार्थक है। अनुप्रयोगों के विशिष्ट उदाहरण टरबाइन ब्लेड, विभिन्न पिस्टन, वाल्व, शाफ्ट या मोल्ड हैं।

लेजर ताप उपचार

एक ही चिप पर हजारों लघु लेजर (वीसीएसईएल) लगे होते हैं। प्रत्येक उत्सर्जक 56 ऐसे चिप्स से सुसज्जित है, जबकि एक मॉड्यूल में कई उत्सर्जक होते हैं। आयताकार विकिरण क्षेत्र में लाखों माइक्रो-लेजर हो सकते हैं और कई किलोवाट अवरक्त लेजर शक्ति का उत्पादन कर सकते हैं।

वीसीएसईएल एक बड़े, दिशात्मक आयताकार बीम क्रॉस-सेक्शन के माध्यम से 100 डब्ल्यू/सेमी² की विकिरण तीव्रता के साथ निकट-अवरक्त किरणें उत्पन्न करते हैं। सिद्धांत रूप में, यह तकनीक उन सभी औद्योगिक प्रक्रियाओं के लिए उपयुक्त है जिनके लिए बेहद सटीक सतह और तापमान नियंत्रण की आवश्यकता होती है।

लेजर ताप उपचार मॉड्यूल विशेष रूप से बड़े क्षेत्र के हीटिंग अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं जहां सटीकता और लचीलेपन की आवश्यकता होती है। पारंपरिक हीटिंग विधियों की तुलना में, यह नई हीटिंग प्रक्रिया उच्च स्तर की लचीलापन, सटीकता और लागत बचत प्रदान करती है।

पन्नी को झुर्रियों से बचाने के लिए थैली वाली कोशिकाओं को सील करने के लिए प्रौद्योगिकी का उपयोग किया जा सकता है, जिससे कोशिकाओं का जीवन बढ़ाया जा सकता है। इसका उपयोग सेल फ़ॉइल को सुखाने, सौर पैनलों के हल्के संसेचन और स्टील और सिलिकॉन वेफर्स जैसी विशिष्ट सामग्रियों के लिए गर्म किए जाने वाले क्षेत्र के सटीक उपचार जैसे अनुप्रयोगों में भी किया जा सकता है।

लेजर पॉलिशिंग

का तंत्रलेजर पॉलिशिंग तकनीकसतह संकीर्ण संलयन और संलयन पर सतह है, जो सतह के रीमेल्टिंग और लेज़र-रीमेल्टेड परत के पुन: ठोसकरण पर निर्भर करता है। जब किसी धातु की सतह को पर्याप्त उच्च ऊर्जा वाले लेजर द्वारा विकिरणित किया जाता है, तो सतह एक निश्चित डिग्री के पिघलने और पुनर्वितरण से गुजरती है, और जमने से पहले सतह तन्य तनाव और गुरुत्वाकर्षण द्वारा चिकनी सतहों को प्राप्त किया जाता है।

पिघलने वाली परत की पूरी मोटाई गर्त-से-शिखर ऊंचाई से कम है, इस प्रकार पूरी पिघली हुई धातु को पास के गर्त में भरने की अनुमति मिलती है, इस भरने के लिए प्रेरक शक्ति केशिका प्रभाव है, जबकि एक मोटी पिघलने वाली परत तरल धातु को प्रेरित करती है पिघले पूल के केंद्र से बाहर की ओर प्रवाहित होने के लिए, पुनर्वितरण के लिए प्रेरक शक्ति थर्मो-केशिका प्रभाव या मार्कोनी प्रभाव है।

अनुप्रयोग उदाहरण जैसे सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक, हल्के और बड़े टेलीस्कोप ऑप्टिकल घटकों (विशेष रूप से बड़े आकार और जटिल आकार के दर्पण) के लिए सामग्री। आरबी-एसआईसी, एक विशिष्ट उच्च कठोरता, जटिल चरण सामग्री के रूप में, एक कठिन और अक्षम है सतहों की सटीक पॉलिशिंग की तकनीक। फेमटोसेकंड लेजर द्वारा सी पाउडर के साथ पूर्व-लेपित आरबी-एसआईसी की सतह को संशोधित करके, 4.45 एनएम की सतह खुरदरापन वर्ग के साथ एक ऑप्टिकल सतह केवल 4.5 घंटे की पॉलिशिंग के बाद प्राप्त की जा सकती है, जो पॉलिशिंग दक्षता में तीन गुना से अधिक सुधार करती है। सीधे पीसना और पॉलिश करना। मोल्ड, कैम और टरबाइन ब्लेड की पॉलिशिंग में लेजर पॉलिशिंग का भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

लेजर ब्लास्टिंग

लेज़र इम्पैक्ट पीनिंग, जिसे लेज़र-ब्लास्टिंग के रूप में भी जाना जाता है, एक उच्च ऊर्जा घनत्व, उच्च फोकस, लघु पल्स लेज़र (λ=1053nm) है जो धातु भागों, सतह धातु (या अवशोषण परत) की सतह का विकिरण करता है। प्लाज्मा विस्फोट के तात्कालिक गठन में लेजर की भूमिका की उच्च शक्ति घनत्व, स्थानांतरण के अंदर धातु भागों की बाउंडिंग परत पर बाधाओं में सदमे की लहर का विस्फोट ताकि अनाज की सतह परत सतह में संपीड़ित प्लास्टिक विरूपण उत्पन्न कर सके एक मोटी रेंज में भागों की परत अवशिष्ट संपीड़न तनाव, अनाज शोधन और अन्य सतह को मजबूत करने वाले प्रभाव प्राप्त करती है। पारंपरिक मैकेनिकल शॉट ब्लास्टिंग की तुलना में निम्नलिखित फायदे हैं

1. मजबूत दिशात्मकता: लेजर उच्च ऊर्जा रूपांतरण दक्षता के साथ नियंत्रित कोण पर धातु की सतह पर कार्य करता है, जबकि यांत्रिक प्रक्षेप्य प्रभाव कोण यादृच्छिक होता है;

2. बड़ा बल: कई GPa तक तात्कालिक दबाव से उत्पन्न लेजर-विस्फोट प्लाज्मा विस्फोट; शक्ति घनत्व: लेज़र प्रभाव का चरम शक्ति घनत्व कई दर्जन GW/cm2 तक पहुँच जाता है;

अच्छी सतह अखंडता: सतह पर लेजर प्रभाव लगभग कोई स्पटरिंग प्रभाव नहीं होता है, और यांत्रिक शॉट पीनिंग के बाद, तनाव सांद्रता उत्पन्न करने के लिए सतह आकृति विज्ञान क्षतिग्रस्त हो जाता है।

अधिकतम संपीड़न तनाव मूल्य के बाद लेजर प्रभाव बेहतर है, सतह अवशिष्ट संपीड़न तनाव लगभग 40 प्रतिशत से 50 प्रतिशत तक बढ़ गया है, वर्कपीस की थकान जीवन, उच्च तापमान और झुकने मोल्डिंग के प्रतिरोध और संख्यात्मक मूल्य के अन्य संबंधित संकेतकों में काफी सुधार हुआ है . वर्तमान में, इसे विमान सतह उपचार, एयरो-इंजन सतह उपचार आदि के क्षेत्र में लागू किया गया है।