Laserové kalení

Během kalení laserem je laserový paprsek s nastavitelnou velikostí ohniště vedený robotem po povrchu, který se má kalit. Energie laserového paprsku a tím i teplo se přivádí přímo na povrch obrobku. Tato povrchová vrstva se laserovým paprskem zahřeje na požadovanou vytvrzovací teplotu ve velmi krátké době a lokálně omezeně. Atomy uhlíku mění vlivem vysoké teploty svoji polohu v kovové mřížce, dochází k takzvané austenitizaci.

Ihned po zahřátí laserovým paprskem objem studeného materiálu ochlazuje tyto oblasti materiálu (samokalení) a tím zajišťuje trvalou fixaci austenitizované kovové struktury.

Vzniká martenzit – velmi tvrdá kovová struktura, která se pod mikroskopem jeví jako velmi jemná – která je zodpovědná za zvýšení tvrdosti materiálu obrobku nebo nástroje.

Laserové kalení s naším laserovým systémem AL-ROCK vytváří regionálně tvrdý povrch s houževnatým jádrem a nedotčenými oblastmi v bezprostřední blízkosti zakalené plochy. Houževnatost základního materiálu zůstává zachována. Šířka stopy - v závislosti na výkonu laseru a laserového systému - je možná od 5 do cca 30 mm. Dosažitelná hloubka kalení je cca 0,6 - 0,8 mm a může být u některých materiálů zvýšena až na 2 mm v závislosti na objemu dílce.

• Zóny podléhající opotřebení mohou být cíleně zakaleny přesně podle tvarových rozměrů
• Vzniká tvrdá povrchová zóna a jádro zůstává houževnaté
• Prudké ochlazování okolním objemem materiálu
• Nevyžaduje se žádné chladicí médium
• Bez deformací
• Snížená nebo dokonce žádná potřeba opracování vytvořením zakalené stopy pomocí inertního plynu
• Dráhy zakalení na řezných hranách, vodicích drahách, drážkách a otevřených površích s možnými souvislými přechody na jakékoli geometrii
• Kalení v atmosférickém prostředí je možné i bez použití ochranného plynu

Při laserovém kalení pomocí mobilního robotu AL-ROCK Mobile se obrobek nemusí demontovat a může být zakalený na místě, což znamená enormní úsporu času.

• Nevyžaduje se žádná přeprava komponent, lisovacích nástrojů a forem
• Proces je nezávislý na velikosti příslušných komponent, lisovacích nástrojů a forem
• Žádné náklady na balení, dopravu a dopravní pojištění komponentů
• Předcházení možnému poškození při přepravě
• Obrobek nemusí být nutně demontován
• Zákazník poskytovatele služeb může být při procesu přímo zúčastněn
• Převzetí a kontrola kvality může být provedena ihned po ukončení laserového kalení. Jakékoliv přepracování nebo změny lze provést okamžitě.
• I další spontánní doplňkové úkoly mohou být rovnou provedeny.

Zejména u velkých nástrojů používaných v technologii tváření je kalení laserovým paprskem cenově velmi efektivní a mimořádně rychlý proces povrchového kalení, neboť umožňuje cílené kalení vybraných, namáhaných funkčních ploch na povrchu obrobku. Rychlé samozakalení snižuje deformaci materiálu při použití laserových kalících systémů: povrchové kalení pomocí laserového paprsku funguje prakticky bez deformací. Protože proces kalení laserem je tepelně monitorován, řezné hrany a úzké rádiusy mohou být také kaleny bez rizika roztavení.

Samozřejmě je možné také laserové kalení drážek, volných ploch nebo jiných geometrií. Povrchové kalení pomocí našich laserových strojů šetří dodatečné opracování na obrobku a lze jej flexibilně použít pro spontánní dodatečné úkoly.

Volitelně může být kalení provedeno pod atmosférou ochranného plynu, aby se dále minimalizovaly již tak minimální opravy.

Ocel s obsahem uhlíku nejméně 0,45 procenta (0,45C). Pokud je obsah uhlíku nižší, lze dosáhnout jen nižší tvrdosti. Pokud v železe není uhlík, mluvíme o feritě, ne o oceli. Každá ocel má specifický transformační diagram, který velmi jasně ukazuje, jaké tvrdosti lze dosáhnout. Diagram také zobrazuje, jak dlouho trvá ochlazení z „vysoké“ teploty na „nízkou“ teplotu, aby se získala požadovaná martenzitická struktura a tím i zakalení oceli.

Dosažitelná tvrdost závisí vždy na základním materiálu. Obecně je vždy dosaženo maximálně dosažitelné tvrdosti daného základního materiálu.

Laserové kalení je proces s minimálními deformacemi. Lokálně omezené funkční povrchy, malé série a jednotlivé díly lze přesně zakalit bez potřeby použití ochlazovacích médií. Obrobek se ochlazuje sám. Povrchová teplota zóny tvrdosti je vždy konstantní, což znamená, že se dosahuje vysoké tvrdosti povrchu při současně houževnatém jádru obrobku.

Obecně je rychlost vytvrzování laserovým paprskem 2-5 mm/s. Stupeň tvrdosti a hloubka průniku jsou ovlivněny rychlostí posuvu a výkonem laseru. Při vysokém posuvu a vysokém výkonu povrch silně ztvrdne, ale ne příliš hluboko. Pomalým posuvem s menším přívodem energie se dosáhne větší hloubky průniku.

Většina materiálů, které byly zakaleny laserem, může být zakalena podruhé. Obvykle však s malou ztrátou tvrdosti, protože v závislosti na předchozím procesu kalení vznikají v obrobku napětí, které ovlivňují výsledek kalení.