Het principe, de kenmerken en de toepassing van laserblustechnologie.
Laserharding is een geavanceerd proces waarbij hoogenergetische laserstralen worden gebruikt om materiaaloppervlakken te verhitten tot voorbij hun faseovergangspunt. Tijdens het afkoelen transformeert het materiaal austeniet in martensiet, waardoor een geharde laag ontstaat met uitzonderlijke hardheid en slijtvastheid op het oppervlak van het product. Deze techniek wijzigt de microstructuur en eigenschappen van werkstukoppervlakken aanzienlijk zonder de algehele prestaties van het basismateriaal aan te tasten, waardoor een plaatselijke sterkteverbetering wordt bereikt door gecontroleerde thermische verwerking.
De kenmerken van lasergestuurde oppervlakte-uitdoving omvatten:
Hoge vermogensdichtheid: laser-oppervlakteharding maakt gebruik van een gefocusseerde laserstraal als warmtebron om het oppervlak van het werkstuk snel te verhitten en austeniet te vormen.
Snelle verwarming en afkoeling: Het proces zorgt voor een snelle verwarming binnen enkele seconden (doorgaans 0,01-0,001 seconden), waardoor vervorming van het werkstuk tot een minimum wordt beperkt. Deze schone en efficiënte afschrikmethode maakt het gebruik van water of olie als koelmiddel overbodig. In vergelijking met inductieharden, vlamharden en carboneren levert laserharden een gelijkmatig geharde laag met een superieure hardheid (doorgaans 1-3 HRC hoger dan inductieharden).
Minimale vervorming van het werkstuk: Het snelle verwarmings- en afkoelingsproces minimaliseert de vervorming van het werkstuk, waardoor nauwkeurige controle van de verwarmingsdiepte en -traject mogelijk is. Dit maakt automatisering mogelijk zonder dat er, zoals bij inductieharden, aangepaste inductiespoelen voor verschillende onderdeelgroottes nodig zijn. Het elimineert ook de beperkingen van de ovenafmetingen die gepaard gaan met chemische warmtebehandelingen zoals carboneren en afschrikken voor grote componenten. Laserharden vervangt daarom steeds vaker traditionele methoden zoals inductieharden en chemische warmtebehandeling in diverse industriële toepassingen. Opvallend is dat laserharden vóór en na de behandeling nauwelijks materiaalvervorming veroorzaakt. Bij metalen onderdelen die bestand moeten zijn tegen hoge temperaturen, waarbij de afschriktemperaturen nauw aansluiten bij de smeltpunten, beschadigt inductieharden vaak hoeken of onregelmatige gebieden, wat leidt tot afval. Laserharden voorkomt deze beperking volledig.
Het is daarom bijzonder geschikt voor de oppervlaktebehandeling van onderdelen met hoge precisie-eisen. Het behandelde werkstuk hoeft niet te worden geslepen en kan als laatste afwerkingsstap worden gebruikt.
Geschikt voor complexe vormen: Kan worden gebruikt voor componenten met complexe vormen, zoals blinde gaten, inwendige gaten, kleine groeven, dunwandige onderdelen, enz. Grote veelzijdigheid: Dankzij de grote focusdiepte van de laser zijn er geen strikte beperkingen aan de grootte, afmetingen of het oppervlak van de onderdelen tijdens het harden. Ter vergelijking: bestaande hardingstechnieken met middelhoge tot hoge frequentie vereisen op maat gemaakte inductiesensoren voor diverse onderdelen;
De dikte van lasergeharde lagen varieert doorgaans tussen 0,3 en 2,0 mm, afhankelijk van factoren zoals materiaalsamenstelling, specificaties, oppervlaktekenmerken en belangrijke verwerkingsparameters. Bij het afschrikken van ashalzen van grote transmissietandwielen of motorascomponenten blijft de oppervlakteruwheid vrijwel onveranderd. Hierdoor is nabewerking om aan specifieke operationele eisen te voldoen niet nodig.
Laserharding maakt gebruik van twee scanmethoden: smalbandscannen met cirkelvormige of rechthoekige spots en breedbandscannen met lineaire spots. De breedte van de geharde zone bij smalbandscannen komt nauw overeen met de spotdiameter, doorgaans binnen 5 mm. Voor hardingstoepassingen op grote oppervlakken zijn opeenvolgende scans nodig, waarbij overlappende zones ontlatende verzachtingsbanden creëren. De breedte van deze banden is afhankelijk van de spotkenmerken; uniforme rechthoekige spots produceren over het algemeen smallere banden. Om de nadelige effecten van verzachtingsbanden te verminderen, wordt breedbandscantechnologie gebruikt. Deze methode transformeert gefocusseerde cirkelvormige spots in lineaire spots, waardoor de scanbreedte aanzienlijk wordt vergroot.
Het onderzoek, de ontwikkeling en de toepassing van laserhardingstechnologie bevinden zich momenteel in een opgaande fase, hoewel er nog steeds uitdagingen bestaan bij de verwerking van complexe werkstukken. Als baanbrekende innovatie op het gebied van warmtebehandeling maakt laserharding het echter mogelijk om technische doelstellingen te bereiken die met traditionele oppervlaktehardingsmethoden moeilijk te realiseren zijn. Met name elimineert dit proces de noodzaak van koelmedia tijdens de productie, wat aansluit bij de wereldwijde industriële inzet voor "lage oxidatie en milieuvriendelijke productie". Het is bijzonder effectief gebleken voor de oppervlaktewarmtebehandeling van diverse mechanische componenten, waaronder snijgereedschapsranden, klepafdichtingsoppervlakken, kleine tandwielen, miniatuurmatrijzen, auto-onderdelen, tandwielringen, machinegereedschapsgeleiders, motorassen en reductieassen.