Laserové kalenie

Počas kalenia laserom je laserový lúč s nastaviteľnou veľkosťou ohniska vedený robotom po povrchu, ktorý sa má kaliť. Energie laserového lúča a tým aj teplo sa privádza priamo na povrch obrobku. Táto povrchová vrstva sa laserovým lúčom zahreje na požadovanú vytvrdzovaciu teplotu vo veľmi krátkom čase a lokálne obmedzene. Atómy uhlíka menia vplyvom vysokej teploty svoju polohu v kovovej mriežke, dochádza k takzvanej austenitizácii.

Ihneď po zahriatí laserovým lúčom objem studeného materiálu ochladzuje tieto oblasti materiálu (samokalenie) a tým zabezpečuje trvalú fixáciu austenitizovanej kovovej štruktúry.

Vzniká martenzit - veľmi tvrdá kovová štruktúra, ktorá sa pod mikroskopom javí ako veľmi jemná - ktorá je zodpovedná za zvýšenie tvrdosti materiálu obrobku alebo nástroja.

Laserové kalenie s naším laserovým systémom AL-ROCK vytvára regionálne tvrdý povrch s húževnatým jadrom a nedotknutými oblasťami v bezprostrednej blízkosti zakalenej plochy. Húževnatosť základného materiálu zostáva zachovaná. Šírka stopy - v závislosti od výkonu lasera a laserového systému - je možná od 5 do cca 30 mm. Dosiahnuteľná hĺbka kalenia je cca 0,6 - 0,8 mm a môže byť pri niektorých materiáloch zvýšená až na 2 mm v závislosti od objemu dielca.

• Zóny podliehajúce opotrebovaniu môžu byť cielene zakalené presne podľa tvarových rozmerov
• Vzniká tvrdá povrchová zóna a jadro zostáva húževnaté
• Prudké ochladzovanie okolitým objemom materiálu
• Nevyžaduje sa žiadne chladiace médium
• Bez deformácií
• Zníženie alebo dokonca žiadna potreba opracovania vytvorením zakalenej stopy pomocou inertného plynu
• Dráhy zakalenia na rezných hranách, vodiacich dráhach, drážkach a otvorených povrchoch s možnými súvislými prechodmi na akejkoľvek geometrii
• Kalenie v atmosférickom prostredí je možné aj bez použitia ochranného plynu

Pri laserovom kalení pomocou mobilného robota AL-ROCK Mobile sa obrobok nemusí demontovať a môže byť zakalený na mieste, čo znamená enormnú úsporu času.

• Nevyžaduje sa žiadna preprava komponentov, lisovacích nástrojov a foriem
• Proces je nezávislý od veľkosti príslušných komponentov, lisovacích nástrojov a foriem
• Žiadne náklady na balenie, dopravu a dopravné poistenie komponentov
• Predchádzanie možnému poškodeniu pri preprave
• Obrobok nemusí byť nevyhnutne demontovaný
• Zákazník poskytovateľa služieb môže byť pri procese priamo zúčastnený
• Prevzatie a kontrola kvality môže byť vykonaná ihneď po ukončení laserového kalenia. Akékoľvek prepracovanie alebo zmeny možno vykonať okamžite.
• Aj ďalšie spontánne doplnkové úlohy môžu byť rovno vykonané.

Najmä pri veľkých nástrojoch používaných v technológii tvárnenia je kalenie laserovým lúčom cenovo veľmi efektívny a mimoriadne rýchly proces povrchového kalenia, pretože umožňuje cielené kalenie vybraných, namáhaných funkčných plôch na povrchu obrobku. Rýchle samozakalenie znižuje deformáciu materiálu pri použití laserových kaliacich systémov: povrchové kalenie pomocou laserového lúča funguje prakticky bez deformácií. Pretože proces kalenia laserom je tepelne monitorovaný, rezné hrany a úzke rádiusy môžu byť tiež kalené bez rizika roztavenia.

Samozrejme je možné aj laserové kalenie drážok, voľných plôch alebo iných geometrií. Povrchové kalenie pomocou našich laserových strojov šetrí dodatočné opracovanie na obrobku a možno ho flexibilne použiť na spontánne dodatočné úlohy.

Voliteľne môže byť kalenie uskutočnené pod atmosférou ochranného plynu, aby sa ďalej minimalizovali už aj tak minimálne opravy.

Oceľ s obsahom uhlíka najmenej 0,45 percenta (0,45C). Ak je obsah uhlíka nižší, je možné dosiahnuť len nižšiu tvrdosť. Ak v železe nie je uhlík, hovoríme o ferite, nie o oceli. Každá oceľ má špecifický transformačný diagram, ktorý veľmi jasne ukazuje, aké tvrdosti sa dajú dosiahnuť. Diagram tiež zobrazuje, ako dlho trvá ochladenie z „vysokej“ teploty na „nízku“ teplotu, aby sa získala požadovaná martenzitická štruktúra a tým aj zakalenie ocele.

Dosiahnuteľná tvrdosť závisí vždy od základného materiálu. Vo všeobecnosti sa vždy dosiahne maximálne dosiahnuteľná tvrdosť daného základného materiálu.

Laserové kalenie je proces s minimálnymi deformáciami. Lokálne obmedzené funkčné povrchy, malé série a jednotlivé diely je možné presne zakaliť bez potreby použitia ochladzovacích médií. Obrobok sa ochladzuje sám. Povrchová teplota zóny tvrdosti je vždy konštantná, čo znamená, že sa dosahuje vysoká tvrdosť povrchu pri súčasne húževnatom jadre obrobku.

Vo všeobecnosti je rýchlosť vytvrdzovania laserovým lúčom 2-5 mm/s. Stupeň tvrdosti a hĺbka prieniku sú ovplyvnené rýchlosťou posuvu a výkonom lasera. Pri vysokom posuve a vysokom výkone povrch silno stvrdne, ale nie veľmi hlboko. Pomalým posuvom s menším prívodom energie sa dosiahne väčšia hĺbka prieniku.

Väčšina materiálov, ktoré boli zakalené laserom, môže byť zakalená druhýkrát. Zvyčajne však s malou stratou tvrdosti, pretože v závislosti od predchádzajúceho procesu kalenia vznikajú v obrobku napätia, ktoré ovplyvňujú výsledok kalenia.