Лазер унтраалт: өнхрөх биеийг хатуу хуягаар бүрэх технологийн шинэчлэл

Орчин үеийн аж үйлдвэрийн үйлдвэрлэлд өнхрөх өнхрүүш, дамжуулагч өнхрүүш, хатаах цилиндр зэрэг өнхрөх тоног төхөөрөмж нь үйлдвэрлэлийн шугамын гол тулгуур болдог. Эдгээр эд ангиуд нь асар их даралт, хүчтэй үрэлт, өндөр температур, идэмхий орчинд байнга өртдөг. Эдгээр эд ангиудын гадаргуугийн чанар нь үйлдвэрлэлийн үр ашиг, бүтээгдэхүүний чанар, ашиглалтын хугацааг шууд тодорхойлдог. Гал унтраах, индукцийн хатууруулах зэрэг уламжлалт гадаргуугийн хатууруулах аргууд нь өргөн хэрэглэгддэг боловч ихэвчлэн мэдэгдэхүйц деформаци, жигд бус хатуулгийн тархалт, хэт их эрчим хүчний хэрэглээ зэрэг асуудлуудтай тулгардаг. Лазер унтраах технологийн гарч ирснээр өндөр нарийвчлал, хамгийн бага деформаци, дээд зэргийн үр ашиг зэрэг өвөрмөц давуу талуудаараа өнхрөх гадаргууг бэхжүүлэхэд хувьсгал хийж, тоглоомын дүрмийг өөрчилсөн.

I. Гол зарчим: Эрчим хүч ба материйн агшин зуурын симфони

Лазерын фазын өөрчлөлтийн хатуурал гэгддэг лазерын бөхөөлт нь ажлын гадаргууг хурдан халааж, дараа нь өөрөө хөргөх зорилгоор өндөр энергийн нягтралтай лазер туяаг дулааны эх үүсвэр болгон ашигладаг гадаргууг бэхжүүлэх процесс юм. Булны биед хэрэглэхэд энэ зарчмыг гурван алхамд хувааж болно:

1. Нарийвчилсан энергийн тарилга: Лазер туяа (ихэвчлэн CO2)₂ эсвэл шилэн лазер) нь оптик системээр дамжуулан фокусладаг бөгөөд өндөр төвлөрсөн энергийн цэгийг үүсгэдэг бөгөөд энэ нь галзуу гадаргууг нарийн сканнерддаг үл үзэгдэх "шидэт бийр" шиг ажилладаг. Миллисекундээс секундын дотор лазерын энерги нь галзуугийн гадаргуу дээрх металл бүрхүүлд шингэж, температур нь секундэд 10,000°C-аас дээш огцом өсдөг. Энэхүү огцом температурын өсөлт нь фазын шилжилтийн чухал цэгийг (Ac3) давж, материалыг аустенит бүтэц болгон хувиргадаг. Хэт богино хугацаанд өртөх хугацаанаас шалтгаалан дулаан нь илүү гүн давхаргад нэвтэрч чадахгүй тул цөм нь бага температурт хэвээр байх үед зөвхөн нимгэн давхарга (ихэвчлэн 0.1-1.5 мм) халаадаг.

2. Агшин зуурын фазын шилжилт: Лазер туяаг салгахад халаалтын процесс гэнэт зогсдог. Үүссэн огцом температурын градиент нь гадаргуугаас бага температурын матриц руу хурдан дулаан дамжуулалтыг бий болгож, 10⁴-10⁶°C/с хөргөлтийн хурдад хүрдэг. Энэхүү хэт хурдан өөрөө хөргөх нөлөө нь аустенитийг карбид үүсгэхээс сэргийлж, харин маш нарийн мартенсит бүтэц болгон хувиргадаг. Ган материалын хамгийн хатуу бөгөөд элэгдэлд тэсвэртэй бичил бүтцийн нэг болох мартенсит нь лазераар унтраах замаар гадаргуугийн хатуулгийг гайхалтай нэмэгдүүлдэг болохыг тайлбарладаг.

3. "Гадна талын хатуулаг ба дотоод уян хатан чанар"-ын бүтэц: Эцсийн дүнд галзуугийн их бие нь төгс нийлмэл тохиргоог олж авдаг. Түүний гадаргуу нь уламжлалт хатаасан гангаас 15%-20% илүү хатуулагтай, элэгдэлд тэсвэртэй мартенсит давхаргатай бол гол нь анхны маш сайн хатуулаг, бат бөх чанараа хадгалдаг. Энэхүү өвөрмөц "хатуу гадна тал ба уян хатан дотор тал" загвар нь галзууг хүнд элэгдэлд тэсвэртэй, өндөр цохилттой ачааллыг тэсвэрлэх боломжийг олгодог бөгөөд нийт хугарлын эрсдэлээс үр дүнтэй урьдчилан сэргийлдэг.

II. Үйл явц: Ухаалаг нарийвчлалтай ажиллагаа

Асар том булны биед лазер унтраах технологийг хэрэглэх нь энгийн цацраг туяагаар шарах биш, харин гэрэл, машин механизм, цахилгааныг нэгтгэсэн нарийн системийн инженерчлэл юм. Үндсэн үйл явц нь дараах байдалтай байна.

1. Урьдчилан боловсруулалт: Цэвэрлэгээ ба гэрлийн шингээлтийг сайжруулах: Роллерийн их биеийг бөхөөхөөс өмнө нарийн боловсруулалт хийх ёстой. Нэгдүгээрт, цэвэрхэн, тод гадаргууг хангахын тулд тосны толбо, ислийн давхарга, хольц зэрэг гадаргуугийн бохирдлыг элсээр цэвэрлэх эсвэл нарийн нунтаглах замаар сайтар арилгана. Эцсийн чухал алхам бол тусгай гэрэл шингээгч бүрхүүл түрхэх явдал юм. Металл гадаргуугийн тодорхой долгионы урттай лазеруудад өндөр тусгалтай тул энэхүү бүрхүүл нь лазерын энерги шингээлтийн үр ашгийг эрс сайжруулж (40%-иас 80%-иас дээш), үр ашигтай, жигд дулаан дамжуулалтыг баталгаажуулдаг.

2. Үйл явцын хяналт: програмчлал ба нарийвчлалтай сканнердах:

Зам төлөвлөлт: Роллерийн геометрийн тохиргоо (жишээ нь, цилиндр хэлбэртэй эсвэл конус хэлбэртэй) болон бөхөөх шаардлага (жишээлбэл, тасралтгүй мушгиа хээ, торон бүтэц эсвэл тууз хэлбэртэй бүс) дээр үндэслэн компьютер нь лазер толгойн хөдөлгөөний замнал болон эргэлтийн хурдыг урьдчилан тодорхойлдог.

Нарийвчлалын хяналт: Гол процессын параметрүүд —— лазерын хүч (P), сканнердах хурд (V), толбоны хэмжээ (D) —— нарийн тохируулагдсан. Эдгээр гурван хүчин зүйлийн синерги (энергийн нягтрал ≈ P/(V·D)) нь хатуурсан давхаргын гүн ба хатуулгийг шууд тодорхойлдог. Бүх процессыг CNC систем автоматаар гүйцэтгэдэг бөгөөд энэ нь хосгүй давтагдах чадвар, тогтвортой байдлыг хангадаг.

Бодит цагийн хяналт ба санал хүсэлт: Дэвшилтэт системүүд нь хайлсан усан сангийн температурыг динамикаар хянахын тулд хэт улаан туяаны термометр гэх мэт бодит цагийн хяналтын төхөөрөмжүүдээр тоноглогдсон. Энэ нь хариу үйлдлийн механизмаар дамжуулан лазерын хүчийг шууд тохируулах боломжийг олгодог бөгөөд гадаргуугийн хэт шаталт эсвэл хайлалтаас урьдчилан сэргийлэхийн зэрэгцээ тогтвортой бөхөөх чанарыг хадгалах боломжийг олгодог.

3. Боловсруулалтын дараах үе: Шалгалт ба хатууруулалт: Бөхөөсний дараа гадаргуугаас үлдсэн бүрхүүлийг ус эсвэл спиртээр арчихад л хангалттай. Хатуулгын туршилт, гүний хэмжилт, хатуурсан хэсгүүдийн металлографийн шинжилгээ нь зайлшгүй шаардлагатай журам юм. Лазераар бөхөөх нь хамгийн бага стресс үүсгэдэг ч өндөр нарийвчлалтай булны биетүүдийн хувьд үлдэгдэл стрессийг арилгах, бичил бүтцийн шинж чанарыг тогтворжуулахын тулд бага температурт хатууруулалт хийж болно.

III. Техникийн давуу талууд ба өргөн хэрэглээний хэтийн төлөв

Уламжлалт процесстой харьцуулахад лазер унтраалт нь өнхрөх арматурын хувьд диверсив давуу талыг харуулсан:

Нарийвчлалтай хяналт: 0.1-2.0 мм-ийн хүрээнд ямар ч гүнд нарийвчлалтай бөхөөх боломжтой бөгөөд ховил, ирмэг зэрэг нарийн төвөгтэй хэсгүүдийг орон нутгийн бэхжүүлэлтээр сонгож болно.

Деформаци нь маш бага: "бага дулааны оролт ба хурдан хөргөлтийн хурд"-ын шинж чанарууд нь ажлын хэсгийн дулааны деформацийг маш бага болгодог бөгөөд олон тохиолдолд бөхөөсний дараа шууд угсарч болох тул үнэтэй шулуун болгох болон хоёрдогч боловсруулалтыг арилгадаг.

Маш сайн гүйцэтгэл: олж авсан хэт нарийн мартенсит бүтэц нь өндөр хатуулагтай, элэгдэлд тэсвэртэй, зэврэлтэнд тэсвэртэй бөгөөд ашиглалтын хугацааг 1-3 дахин уртасгаж болно.

Ногоон ба үр ашигтай: бөхөөх орчин (ус, тос) шаардлагагүй, бохирдолгүй; эрчим хүчний хэрэглээ бага, автоматжуулалтын өндөр түвшин нь орчин үеийн ногоон үйлдвэрлэлийн үзэл баримтлалтай нийцдэг.

Лазерын унтраах технологийг одоо ган гулсмал үйлдвэр, цаас үйлдвэрлэлийн хуанлилах өнхрүүш, хэвлэх болон будах процесс, мөн хуванцар болон резин үйлдвэрлэлийн чухал өнхрүүлгийн эд ангиуд зэрэг олон салбарт өргөнөөр нэвтрүүлж байна. Шинэ бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхээс гадна энэхүү шинэлэг арга нь өнхрүүлгийг шинэчлэх, дахин үйлдвэрлэх салбарт онцгойлон гялалзаж байна. Энэ нь ашиглалтаас гарах дөхөж буй хуучирсан өнхрүүшүүдэд шинэ амьдрал бэлэглэж, хувиргах чадвараараа дамжуулан эдийн засгийн ач холбогдол ихтэй үнэ цэнийг бий болгож байна.

IV. Дүгнэлт

Лазер унтраах технологи нь эрчим хүч болон материалыг нарийн хянах замаар үйлдвэрлэлийн булны эдэлгээг бат бөх, бат бөх "хуяг"-аар хангадаг. Энэхүү нээлт нь гадаргуугийн инженерчлэлийн томоохон дэвшлийг илэрхийлээд зогсохгүй үйлдвэрлэлийг өндөр зэрэглэлийн, ухаалаг, байгаль орчинд ээлтэй чиглэлд шилжүүлэх хүчирхэг хэрэгсэл болж өгдөг. Лазер тоног төхөөрөмжийн өртөг тасралтгүй буурч, үйлдвэрлэлийн процессууд боловсорч гүйцсэнээр энэхүү технологи нь үйлдвэрлэлийн бүхий л талыг улам бүр нэвт шингээж, орчин үеийн үйлдвэрлэлийн "нурууны" системийн уян хатан чанар, бат бөх чанарыг тасралтгүй бэхжүүлэх болно.