59 (116)

68 Obróbki powierzchniowe

nagrzewania polega na kolejnym wytwarzaniu impulsów, z których każdy wywołuje określony efekt w metalu. Czas działania impulsu jest bardzo krótki i wynosi ok. 1,5 ms. Sposób ciągły polega na nieprzerwanym generowaniu promieniowania i jego działaniu na metal, przez to czas oddziaływania jest znacznie dłuższy (ok. 100 ms). Wiązka promieniowania może być skanowana lub metal przemieszcza się pod wiązką z odpowiednią prędkością. Do obróbki metali wystarczą lasery o mocy rzędu 0,5 - 10 kW, które pozwalają na uzyskanie gęstości mocy 10⁴ - 10⁶ W/cnrf, przy której następuje przetopienie bez ubytku masy. Przy mniejszej gęstości mocy następuje tylko nagrzewanie poniżej temperatury topnienia, a przy większej - przetopienie, a nawet odparowanie metalu.

2.50.    Do jakich celów stosuje się lasery’ w zakresie obróbki metali?

Główne zastosowania laserów są następujące:

1)    drążenie bardzo małych otworów (mikronowych średnic) nawet w super twardych materiałach, o bardzo wysokiej temperaturze topnienia,

2)    grawerowanie,

3)    cięcie wyrobów o znacznej grubości,

4)    gięcie i kształtowanie,

5)    spawanie,

6)    obróbka cieplna (hartowanie z przetapianiem powierzchni lub bez),

7)    obróbka cieplno-chemiczna metali przez wtapianie innych pierwiastków (tzw. stopowanie laserowe).

Największe zastosowanie znalazły lasery przy cięciu i spawaniu, ale z metaloznawczego punktu widzenia najbardziej interesujące są dwa ostatnie zastosowania.

2.51.    Na czym polega laserowa obróbka cieplna?

Obróbka cieplna opiera się w tym przypadku na szybkim nagrzewaniu powierzchni metalu na skutek absorpcji promieniowania laserowego, a następnie szybkim ostudzeniu nagrzanej warstwy przez sąsiednią zimną osnowę. Głębokość nagrzewania i struktura metalu zależą od temperatury nagrzania i energii zaadsor-bowanej w strefie nagrzanej, a także szybkości nagrzewania. I tak w strefie, w której została przekroczona temperatura topnienia, struktura będzie biała (trudno trawiąca się), o dużej jednorodności chemicznej, drobnym ziarnie, zahartowana na martenzyt, z możliwością występowania austenitu szczątkowego i ferrytu 8 (zob. rys. 2.9).

W drugiej strefie nagrzanej powyżej AC3, ale poniżej T_Iop, nie następuje całkowite rozpuszczenie wydzieleń, w wyniku czego struktura składa się z dyspersyjnego martenzytu i wydzieleń.

W trzeciej strefie nagrzanej między Ac₃ i Aci, przemianie na martenzyt lub ba-init ulega tylko perlit i wreszcie w czwartej nagrzanej poniżej Aci nie zachodzą żadne zmiany struktury (tylko w stali uprzednio zahartowanej zaznacza się strefa