Рассказываем, что такое ударное упрочнение, чем отличается оно от термического и как эта технология реализована в промышленных масштабах.
Многообразие лазерных технологий
Лазер может не только резать, гравировать и чистить поверхность металлов. Сварка и наплавка лазерным пистолетом уже доступна не только большим производствам, но и мелким цехам — в компактных установках. А вот упрочнение — загадочно дорогая технология, о которой говорят реже. Часто даже не делают различия между термическим и ударным упрочнением, хотя эти процессы существенно отличаются.
Чем же отличается термическое упрочнение от ударного?
Лазерное термическое упрочнение заключается в нагреве поверхностного слоя металла и последующем его охлаждении, за счет чего изменяется структура материала.
Процесс ударного упрочнения больше похож на свой механический аналог — дробеударное упрочнение, который давно применяется на производстве. Поверхность детали обстреливается металлическими или керамическими шариками — дробью. В результате поверхность деформируется, металл локально сжимается — появляются углубления. Если заменить шарики на лазерные импульсы, то глубина обработанного слоя и уровень сжатия металла вырастают в 2–6 раз.
Что происходит при лазерном ударном упрочнении?
Лазерный импульс, попадая на поверхность детали, начинает испарять абляционный слой — обычно это черная краска или тонкая металлическая фольга. При этом образуется горячая плазма, расширение которой вызывает ударные волны в материале мишени. Теплопередача в соседние области мала: время воздействия намного меньше характерного времени теплообмена. Поэтому температура испаренного материала быстро повышается, достигая значений в несколько десятков тысяч градусов. Созданная плазма продолжает поглощать лазерную энергию до конца длительности импульса. Давление в плазме достигает уровня 1–10 ГПа, ее расширение приводит к образованию ударной волны.
Ударные волны формируют сжатый слой металла, который существенно замедляет рост вглубь поверхностных трещин. В результате — деталь становится значительно прочнее.
Применение лазерного ударного упрочнения
Лазерное ударное упрочнение востребовано в областях, где детали машин подвергаются экстремальным нагрузкам, и где регулярная их замена осложнена или не обеспечивает достаточный уровень надежности.
Например, в аэрокосмической промышленности упрочнение необходимо при изготовлении лопаток турбин реактивных двигателей. Дело в том, что во время взлета и посадки в двигатель попадают мелкими предметы: песок, камни, даже птицы. Мелкие дефекты впоследствии могут привести к образованию трещин и отказу двигателя во время полета.
Промышленный комплекс лазерного ударного упрочнения PALADIN
Диаметр лазерного пучка на обрабатываемой поверхности при лазерном ударном упрочнении составляет несколько миллиметров. Лазерные установки, способные создать плотность мощности несколько ГВт/см2 на такой площади — это дорогостоящее оборудование, и до последнего времени не использовалось широко даже на больших промышленных предприятиях.
В 2024 году компания ЛАССАРД запустила производство роботизированных промышленных комплексов PALADIN на основе твердотельных лазеров с диодной накачкой для лазерного ударного упрочнения титановых, никелевых, алюминиевых сплавов и сталей.
В июле 2024 г. Министерство промышленности и торговли РФ внесло промышленный комплекс лазерного ударного упрочнения PALADIN с энергией в импульсе от 1 до 50 Дж в реестр продукции, полностью произведенной на территории России.
Подведем итоги
Лазерное ударное упрочнение — технология, востребованная для создания механизмов, требующих повышенной надежности при экстремальных нагрузках.
Приезжайте к нам в шоурум! Мы покажем, как лазерные технологии работают на практике в станках для резки, сварки, маркировки, очистки и упрочнения, а также в гибридном станке 3 в 1.
Наши контакты:
📱Сайт
👥 ВК
🏭 Наше производство и шоурум: ОЭЗ «Технополис Москва», 109316, Россия, Москва, Волгоградский проспект, д. 42, корп. 5, пом. 1Н
📞 Наш телефон: +7 495 120 68 86
✉️ Наша почта: sales@lassard.ru