El principi, les característiques i l'aplicació de la tecnologia de refredament làser
El tremp làser és un procés d'avantguarda que utilitza feixos làser d'alta energia per escalfar superfícies de materials més enllà dels seus punts de transició de fase. A mesura que el material es refreda de manera natural, l'austenita es transforma en martensita, creant una capa endurida amb una duresa i resistència al desgast excepcionals a la superfície del producte. Aquesta tècnica modifica significativament la microestructura i les propietats de les superfícies de la peça sense comprometre el rendiment general del material base, aconseguint una millora localitzada de la resistència mitjançant un processament tèrmic controlat.
Les característiques del tremp superficial amb làser inclouen:
Alta densitat de potència: el refredament superficial amb làser utilitza un feix làser enfocat com a font de calor per escalfar ràpidament la superfície de la peça i formar austenita.
Escalfament i refredament ràpids: el procés aconsegueix un escalfament ràpid en qüestió de segons (normalment 0,01-0,001 segons), minimitzant eficaçment la deformació de la peça. Aquest mètode de refredament net i eficient elimina la necessitat d'aigua o oli com a agents refrigerants. En comparació amb els processos d'enduriment per inducció, enduriment per flama i carburització, el refredament per làser proporciona una capa endurida uniformement amb una duresa superior (normalment 1-3 HRC superior al refredament per inducció).
Deformació mínima de la peça: El procés ràpid d'escalfament i refredament minimitza la deformació de la peça, permetent un control precís de la profunditat i la trajectòria de l'escalfament. Això permet l'automatització sense necessitat de bobines d'inducció personalitzades per a diferents mides de peça, tal com cal amb l'enduriment per inducció. També elimina les limitacions de mida del forn associades amb tractaments tèrmics químics com la carburació i el tremp per a components grans. En conseqüència, l'enduriment per làser està substituint cada cop més els mètodes tradicionals com l'enduriment per inducció i el tractament tèrmic químic en diverses aplicacions industrials. En particular, l'enduriment per làser provoca una deformació insignificant del material abans i després del tractament. Per a peces metàl·liques d'alta temperatura on les temperatures de tremp coincideixen estretament amb els punts de fusió, l'enduriment superficial basat en la inducció sovint danya les cantonades o les zones irregulars, cosa que provoca ferralla. L'enduriment superficial per làser evita completament aquesta limitació.
Per tant, és especialment adequat per al tractament superficial de peces amb requisits d'alta precisió. La peça tractada no necessita ser rectificada i es pot utilitzar com a últim procés d'acabat.
Apte per a formes complexes: es pot utilitzar per a components de formes complexes com ara forats cecs, forats interns, ranures petites, peces de paret prima, etc. Gran versatilitat: a causa de la gran profunditat d'enfocament del làser, no hi ha restriccions estrictes sobre la mida, les dimensions o la superfície de les peces durant el refredament. En canvi, el refredament de mitjana-alta freqüència existent requereix sensors d'inducció fets a mida per a diverses peces;
La profunditat de les capes endurides amb làser normalment oscil·la entre 0,3 i 2,0 mm, depenent de factors com la composició del material, les especificacions, les característiques de la superfície i els paràmetres clau del processament. Quan es realitzen tractaments de refredament en colls d'eix de grans engranatges de transmissió o components de l'eix del motor, la rugositat de la superfície es manté essencialment inalterada. Això elimina la necessitat de mecanitzat posterior al processament per complir els requisits operatius específics.
El tremp làser utilitza dos mètodes d'escaneig: l'escaneig de banda estreta amb punts circulars o rectangulars, i l'escaneig de banda ampla mitjançant punts lineals. L'amplada de la zona endurida en l'escaneig de banda estreta coincideix estretament amb el diàmetre del punt, normalment dins dels 5 mm. Per a aplicacions d'enduriment de gran superfície, es requereixen escanejos seqüencials on les zones superposades creen bandes de reblaniment temperades. L'amplada d'aquestes bandes depèn de les característiques del punt, i els punts rectangulars uniformes generalment produeixen bandes més petites. Per mitigar els efectes adversos de les bandes de reblaniment, s'utilitza tecnologia d'escaneig de banda ampla. Aquest mètode transforma els punts circulars enfocats en lineals, ampliant significativament l'amplada d'escaneig.
La recerca, el desenvolupament i l'aplicació de la tecnologia de refredament làser es troben actualment en una fase ascendent, tot i que persisteixen els reptes en el processament de peces de formes complexes. Tanmateix, com a innovació de tractament tèrmic d'avantguarda, el refredament làser permet assolir objectius tècnics que els mètodes tradicionals de refredament superficial tenen dificultats per aconseguir. Cal destacar que aquest procés elimina la necessitat de mitjans de refrigeració durant la producció, en línia amb el compromís de la indústria global amb els estàndards de "baixa oxidació i fabricació respectuosa amb el medi ambient". Resulta particularment eficaç per al tractament tèrmic superficial de diversos components mecànics, incloent-hi les vores de les eines de tall, les superfícies de segellat de les vàlvules, els engranatges petits, els motlles en miniatura, les peces d'automòbils, els anells d'engranatges, les guies de les màquines-eina, els eixos dels motors i els eixos reductors.