모든 금속 경화 공정의 목표는 강철 및 주철 소재의 구조적 변형을 통해 강도를 높이는 것입니다. 먼저 원래의 페라이트-페라이트계 재료 구조를 가열하여 오스테나이트화 한 다음 담금질을 통해 단단한 마르텐사이트로 변형시킵니다. 여기서 고출력 다이오드 레이저로 경화하면 특정 응력 영역에만 열을 공급할 수 있다는 결정적인 이점이 있습니다. 복잡한 부품의 경우 이를 통해 부품을 경화할 수 있으며, 다른 영역에서는 초기 구조의 연성을 유지할 수 있습니다. 유도 경화에서는 이러한 국부적인 처리가 불가능한 경우가 많기 때문에 레이저 경화에 비해 단점이 있습니다. 레이저 브레이징에서는 경화 깊이가 낮은 표면 근처에서만 공작물이 가열되기 때문에 열이 주변 재료로 매우 효율적으로 방출됩니다. 따라서 대부분의 경우 추가 담금질 매체가 필요하지 않으므로 비용이 절감됩니다. 다른 경화 기술에 비해 뒤틀림이 매우 적기 때문에 일반적으로 재료 변형을 보정하기 위한 추가 방법이 필요하지 않습니다.
레이저 표면 경화 공정은 일반적으로 탄소 함량이 적절하기 때문에 전통적인 경화 방법을 사용할 수 있는 모든 재료에 적용할 수 있습니다. 레이저 경화를 사용하면 공구 제조에 사용되는 강철 및 주철과 같이 부품의 응력이 높은 부분만 국부적으로 경화됩니다. 예를 들어 위탁 생산에서 마모 응력이 있거나 주기적으로 응력이 가해지는 부품 영역의 열처리는 Laserline OTZ Zoom 옵틱과 함께 매우 효과적이고 유연하게 실현할 수 있습니다.
다이오드 레이저는 특히 철골 부품의 표면을 경화시키는 데 적합합니다. 레이저 빔은 공작물 표면에 가까운 부분을 900°C에서 1500°C까지 가열하여 원래 페라이트-퍼리틱 강철 구조의 열 유도 오스테나이트화를 일으킵니다. 빔이 움직이면 가공된 부품의 재료가 빠르게 냉각되어(자체 담금질) 단단한 마르텐사이트가 생성됩니다. 여러 가지 이유로 이 공정은 유도 코일이나 가스 불꽃보다 레이저를 통해 더 효율적으로 구현할 수 있습니다. 첫째, 재료가 다른 방법보다 물리적으로 더 빨리 가열됩니다. 둘째, 경화와 관련된 영역을 보다 선택적으로 처리할 수 있으므로 국부적인 열 입력으로 공작물의 특정 부분만 가열할 수 있습니다. 셋째, 고온계 또는 열화상 카메라가 통합된 특수 빔 성형 광학 장치를 사용하여 동일한 부품에 대해 서로 다른 국부 열전도에 특히 초점을 맞춰 정확한 방식으로 열을 공급할 수 있습니다. 이러한 특성 덕분에 다이오드 레이저는 일부 영역에서는 경화가 필요하지만 다른 영역에서는 연성을 유지해야 하는 기하학적으로 복잡한 구조물을 처리하는 데 매우 적합합니다. 또한 이러한 공정상의 이점을 통해 비용을 절감할 수 있습니다. 즉, 재료의 변형과 자체 담금질이 낮기 때문에 일반적으로 왜곡 보정 및 냉각 측면에서 조치가 필요하지 않거나 거의 필요하지 않습니다. 마지막으로, 이는 필요한 시간과 재료 측면에서 긍정적인 영향을 미칩니다.
다이오드 레이저로 경화하면 기계 부품, 공구, 구성 부품 및 상품에 대해 해당 재료에 맞는 최대 경도를 달성할 수 있습니다. 금속 경화 공정 중 온도 조절을 통해 각 재료와 용도에 맞는 최적의 공정 결과에 도달할 수 있습니다. 그러나 열처리를 통해 고강도 소재의 국부적인 강도를 감소시켜 해당 부위의 변형성을 개선할 수도 있습니다.
다른 공정에 비해 다이오드 레이저는 많은 장점을 제공합니다:
이 처리는 특히 캠샤프트와 같이 마모 응력을 받거나 주기적으로 응력을 받는 부품에 이상적입니다. 모든 가솔린 및 디젤 엔진에서는 강철과 강철이 마찰합니다. 따라서 접촉 부위를 경화시켜야 하며, 그렇지 않으면 부품의 수명이 길어지지 않습니다. 유도 방식은 이러한 복잡한 구조에 있어서는 거의 도움이 되지 않습니다. 최신 캠샤프트(실린더 비활성화 또는 엔진 제어 변경을 위한 다양한 모양의 캠과 변속 게이트 포함)의 구조는 다이오드 레이저로만 가능한 정밀한 표면 경화가 필요합니다. 다이오드 레이저는 대형 판금 공구 제조에도 오랫동안 사용되어 왔으며, 이와 관련하여 가장 오래된 경화 시스템은 이미 10~15년 동안 사용되어 왔습니다. 레이저 빔 소스의 가격이 수년 동안 지속적으로 하락함에 따라 이러한 일반적인 사용 분야와 함께 새로운 응용 분야가 지속적으로 모색되고 있습니다.
레이저 경화는 표면 경화 공정과 관련이 있습니다. 일반적으로 강철 또는 주철로 만든 부품의 극한 응력 영역은 차체 제작을 위한 공구 제조와 같이 국부적인 수준에서만 경화됩니다.
빔 구조는 공작물의 표면 근처 영역(예: 표면층)에서만 가열되고 변경됩니다. 담금질 및 강화 강철의 경우 이 경화 깊이의 영역은 최대 1.5mm 두께까지 가능합니다. 다이오드 레이저 빔은 거의 모든 방향에서 공작물에 선택적으로 유연하게 조사할 수 있고 공작물의 온도를 정밀하게 제어할 수 있으므로 기하학적으로 매우 복잡한 부품의 표면 경화도 수행할 수 있습니다. 기어 휠, 스프로킷 휠, 캠 및 웜 샤프트에서 로프 드럼의 그립 및 절삭 공구에 이르기까지 거의 모든 표면 형상을 레이저라인의 다이오드 레이저로 성공적으로 경화할 수 있습니다.
캠샤프트는 연소 엔진에 사용됩니다. 제어 시간 전환이나 실린더 부분 비활성화에 필요한 복잡한 기하학적 구조와 극한의 재료 응력 사용 시나리오로 인해 정확하고 선택적인 경화가 필요합니다. 따라서 부품 가장자리 층의 빔 구조는 국부적으로만 경화됩니다. 하부 소재에서는 영구적으로 응력을 받는 샤프트가 높은 정적 및 동적 하중을 모두 견딜 수 있도록 연성 구조가 유지되어야 합니다.
위탁 제조 및 금속 가공 회사는 여러 가지 이유로 자체 경화 장비를 구매할 가치가 없기 때문에 경화 공정 주문에 의존합니다. 이 회사들은 다양한 분야에서 사업을 운영하므로 다양한 요구 사항을 처리할 수 있어야 합니다. 레이저라인의 다이오드 레이저는 훌륭한 도구입니다. 빔을 유연하고 정밀한 온도로 유도할 수 있기 때문에 거의 모든 공작물을 성공적으로 처리할 수 있습니다. 구매 측면에서는 비교적 저렴한 비용으로 인해 사용 가능한 모든 빔 소스 중에서 가장 경제적으로 유리합니다.
또한 높은 에너지 효율, 긴 사용 수명 및 낮은 유지보수 요구 사항으로 인해 운영 경제성도 뛰어납니다.
체코 필센의 MATEX PM은 다이오드 레이저를 사용하여 다양한 금속 응용 분야를 위한 작업장 솔루션을 제공합니다. 예를 들어, MATEX PM은 Laserline과 함께 직경 2미터, 무게 2.5톤의 주철로 만든 로프 드럼이 사용 중 과도한 마모를 겪지 않도록 레이저 경화를 통해 보호하는 방법을 개발했습니다.
경화에 특히 적합한 레이저 시스템은 무엇입니까? 여기에서 선택할 수 있습니다.
