레이저 경화 공정: 상 변환, 용융 및 충격 경화 설명

레이저 경화는 제조 분야에서 레이저 기술을 적용한 최신 응용 분야 중 하나입니다. 레이저 빔을 이용하여 금속 가공물의 표면을 국소적이고 빠르게 가열함으로써 표면 경도, 내마모성, 내식성을 다양하게 향상시키고 수명을 연장시킵니다. 이론적 근거는 레이저 방사선과 재료 - 간의 상호 작용이며 구체적인 결과는 레이저 출력, 에너지 밀도 및 노출 시간의 세 가지 요소에 따라 달라집니다.

야금 메커니즘과 산업 정밀도에 대한 전체 개요를 보려면 다음 가이드를 참조하세요.레이저 표면 경화 설명.

레이저 에너지가 어떻게 전달되고 흡수되는지에 따라 레이저 경화는 세 가지 프로세스로 구분됩니다.

1. 상변태 경화

레이저는 작업물 표면을 스캔하여 임계 온도 이상으로 빠르게 가열합니다. 빔이 이동하면 차가운 기판이 거의 즉시 열을 전도하여 영역을 냉각시키고 마르텐사이트 또는 베이나이트 변태를 촉발합니다. 이는 부품의 화학적 성질을 변경하지 않고 정밀하게 제어된 경화층을 제공하는 가장 널리 사용되는 공정입니다.

2. 용융 및 응고 경화

에너지 밀도가 높을수록 표면층은 녹았다가 매우 빠른 속도로 재응고됩니다.- 결과적으로 미세하고 균질한 구조는 고체-변태 단독에 비해 향상된 경도와 향상된 내식성을 제공합니다.

3. 충격경화

강렬하고 짧은 레이저 펄스는 소성 변형을 통해 표면을 경화시키는{0}}충격파를 생성합니다. 이 공정에서는 압축 잔류 응력이 발생하는데, 이는 피로 저항성을 향상시키는 데 특히 중요합니다.

세 가지 공정은 상호 배타적이지 않습니다. - 주로 레이저 출력과 에너지 밀도가 다르며 재료와 필요한 경화 깊이에 맞게 조정될 수 있습니다.

레이저 경화는 기존 열처리가 어려운 7가지 시나리오에서 특히 효과적입니다.

1. 열처리로에 장착하기 어려운 대형 공작물.
2. 홈, 구멍, 모서리 등 국부적인 표면에만 처리가 필요한 부품.
3. 기존의 열처리로 가공이 어려운 부품입니다.
4. 열처리 변형을 엄격하게 제한하는 정밀 부품입니다.
5. 주철 가공물의 표면 경화.
6. 일반적인 열처리로 인해 균열이 발생하기 쉬운 부품.
7. 기존의 열처리를 통해 경도 요구 사항에 도달하지 못한 부품.

빠른 비접촉식 공정인 레이저 경화에는 외부 냉각이 필요하지 않으므로 공작물 왜곡이 최소화되고 냉각 주기가 빠릅니다. 화염 경화 및 침탄에 비해 더 적은 단계가 필요하고 더 빠르게 실행되는 고밀도 레이저 가열을 사용합니다. 경화층은 균일하며 경도는 일반적으로 기존 경화보다 15~20% 더 높습니다. 가열 깊이와 궤적은 제어가 간단하고 조정이 용이하며 자동화 가능성이 높습니다.

King's 레이저 RS-LQM-R3000 3000W 레이저 경화 기계

레이저 표면 경화는 우수한 열처리 성능으로 인해 금형, 기계 제조, 석유, 화학 산업, 경공업, 하드웨어 공구, 자동차 부품 등의 분야에서 널리 사용됩니다. 그중 금속 합금은 레이저 열처리를 통해 제어할 수 있는 복잡한 미세 구조를 가지고 있어 기계적, 물리적, 화학적 특성을 변화시키고 다양한 성능을 달성할 수 있는 산업에서 가장 널리 사용되는 재료입니다. 일반적인 공작물에는 금형, 기어, 샤프트, 스레드, 가이드 레일, 실린더 라이너, 중요한 군용 제품 등이 포함됩니다.

금형의 레이저 경화

링 기어의 레이저 경화

실린더 라이너의 레이저 경화

레이저 경화는 출력, 에너지 밀도 및 노출 시간을 조정하여 선택한 세 가지 메커니즘 - 상 변형, 용융-고화 및 충격-을 통해 표면 강화를 달성합니다. 유도, 화염 및 침탄 방법에 대한 이러한 공정을 정량적으로 비교하려면 다음 가이드를 읽어보세요.레이저 표면 경화의 장점. 생산 준비가 완료된-자동 시스템의 경우 King's Laser RS-LQM-R3000 3000W 섬유 레이저 경화 기계를 살펴보세요.