Lasery i ich zastosowanie w obróbce powierzchniowej

1. Lasery i ich zastosowanie
w obróbce powierzchniowej
Ludwik Olek

2. Spis treści
 Rodzaje laserów stosowane w inżynierii
materiałowej
 Proces hartowania za pomocą lasera
 Czynniki wpływające na obróbkę
materiałów za pomocą promienia lasera

3. Właściwości laserów
Laser jest urządzeniem generującym
spójną wiązkę promieniowania
elektromagnetycznego w zakresie fal od
ultrafioletu do podczerwieni, w którym, w
ośrodku aktywnym, po odwróceniu
poziomów energetycznych, wykorzystane
jest zjawisko wzmocnienia
promieniowania przez emisję wymuszoną.

4. Podstawowe elementy lasera
 ośrodek czynny, medium
 rezonator optyczny, system luster
 źródło zasilania
 system chłodzenia

5. Podstawowe elementy lasera

6. Lasery przemysłowe.
 Najczęściej w przemyśle stosuje się
rezonatory CO2 które dodatkowo
wzbogaca się 60 – 85% helu
i 13 – 55% azotu.
 Emitują one fale świetlne w wyniku
wzbudzenia prądem zmiennym wysokiej
częstotliwości

7. Lasery przemysłowe.

8. Zastosowanie laserów
 Cięcie
 Spawanie
 Lutowanie
 Hartowanie
 Napawanie

9. Zalety stosowania laserów
 wysoką elastyczność i szybkość obróbki
szerokiej gamy materiałów
 precyzję odwzorowania kształtów i
powtarzalność
 brak narzędzi o zużywających się
powierzchniach
 szeroką możliwość automatyzacji
procesów

11. Oddziaływanie
promienia laserowego
na materię

12. Oddziaływanie promienia
lasera na materiał
 Zależy do gęstości mocy lasera i czasu
jego oddziaływania.
 Promieniowanie może wywołać:
gwałtowne nagrzewanie, topnienie lub
parowanie warstwy materiału.

13. Oddziaływanie promienia
lasera na materiał
 Nagrzewanie następuje przy gęstości
mocy nie większej niż 104 W/cm2.
Uzyskujemy temperatury niższe od
solidus.
 Przetopienie powierzchniowej warstwy
stali przy gęstości 104-106 W/cm2.

14. Zmiany strukturalne

15. Laserowa obróbka cieplna
 Kolejność przemian w czasie obróbki
laserowej stali:
 Przemiany te zachodzą w obecności
wysokich i zmiennych gradientów
temperatury
'3   CFe

16. Czynniki wpływające na
hartowność
 Skład chemiczny austenitu
 Stopień zdefektowania
 Wielkość ziarna
 Obecność innych faz

17. Laserowa obróbka cieplna
 Podstawowym celem laserowego
hartowania jest zwiększenia twardości w
cienkiej warstwie powierzchniowej
 Możliwość hartowania większych
powierzchni

18. Zalety stosowania laserów
 Wysokie własności użytkowe
 Relatywnie niski koszt obróbki
 Możliwość automatyzacji
 „czystość” procesu

19. Czynniki wpływające na
obróbkę materiałów za
pomocą promienia lasera

20. Oddziaływanie promienia
lasera na materię
 Absorpcja fotonów promieniowania
przez powierzchniowe warstwy
materiału i przemianę ich energii w
ciepło
 Nagrzewanie materiału do zakresu
temperatur obróbki
 Chłodzenie nagrzewanych obszarów