लेझर शमन तंत्रज्ञानाचे तत्त्व, वैशिष्ट्ये आणि उपयोग

लेझर क्वेंचिंग ही एक अत्याधुनिक प्रक्रिया आहे, ज्यामध्ये पदार्थांच्या पृष्ठभागांना त्यांच्या प्रावस्था संक्रमण बिंदूंच्या पलीकडे गरम करण्यासाठी उच्च-ऊर्जा लेझर किरणांचा वापर केला जातो. पदार्थ नैसर्गिकरित्या थंड झाल्यावर, ऑस्टेनाइटचे मार्टेन्साइटमध्ये रूपांतर होते, ज्यामुळे उत्पादनाच्या पृष्ठभागावर अपवादात्मक कठीणपणा आणि झीज-प्रतिरोधकता असलेला एक कठीण थर तयार होतो. हे तंत्र मूळ पदार्थाच्या एकूण कार्यक्षमतेशी तडजोड न करता, वर्कपीसच्या पृष्ठभागाची सूक्ष्म-संरचना आणि गुणधर्मांमध्ये लक्षणीय बदल घडवते आणि नियंत्रित औष्णिक प्रक्रियेद्वारे स्थानिक पातळीवर मजबुती वाढवते.

लेझर पृष्ठभाग शमनाच्या वैशिष्ट्यांमध्ये खालील गोष्टींचा समावेश आहे:

उच्च शक्ती घनता: लेझर सरफेस क्वेंचिंगमध्ये, वर्कपीसच्या पृष्ठभागाला वेगाने गरम करण्यासाठी आणि ऑस्टेनाइट तयार करण्यासाठी उष्णता स्रोत म्हणून केंद्रित लेझर बीमचा वापर केला जातो.

जलद तापवणे आणि थंड करणे: या प्रक्रियेमुळे काही सेकंदात (साधारणपणे ०.०१-०.००१ सेकंदात) जलद तापवणे शक्य होते, ज्यामुळे वर्कपीसचे विरूपण प्रभावीपणे कमी होते. ही स्वच्छ, कार्यक्षम शमन पद्धत शीतलक म्हणून पाणी किंवा तेलाची गरज दूर करते. इंडक्शन हार्डनिंग, फ्लेम हार्डनिंग आणि कार्ब्युरायझिंग प्रक्रियांच्या तुलनेत, लेझर शमनमुळे उत्कृष्ट कठीणपणा असलेला एकसमान कठीण थर मिळतो (साधारणपणे इंडक्शन शमनपेक्षा १-३HRC जास्त).

भागाचे कमीत कमी विरूपण: जलद तापविण्याची आणि थंड करण्याची प्रक्रिया वर्कपीसचे विरूपण कमी करते, ज्यामुळे तापविण्याची खोली आणि मार्गावर अचूक नियंत्रण ठेवता येते. यामुळे इंडक्शन हार्डनिंगमध्ये आवश्यक असलेल्या, वेगवेगळ्या आकारांच्या भागांसाठी विशेष इंडक्शन कॉइल्सची गरज न भासता ऑटोमेशन शक्य होते. तसेच, यामुळे मोठ्या घटकांसाठी कार्ब्युरायझिंग आणि क्वेंचिंगसारख्या रासायनिक उष्णता उपचारांशी संबंधित भट्टीच्या आकाराच्या मर्यादा दूर होतात. परिणामी, विविध औद्योगिक उपयोगांमध्ये लेझर हार्डनिंग हे इंडक्शन हार्डनिंग आणि रासायनिक उष्णता उपचारांसारख्या पारंपरिक पद्धतींची जागा अधिकाधिक घेत आहे. विशेष म्हणजे, लेझर हार्डनिंगमुळे उपचारापूर्वी आणि नंतर पदार्थाचे नगण्य विरूपण होते. उच्च-तापमानाच्या धातूच्या भागांसाठी, जिथे क्वेंचिंग तापमान वितळणबिंदूंच्या जवळ असते, तिथे इंडक्शन-आधारित पृष्ठभाग हार्डनिंगमुळे अनेकदा कोपरे किंवा अनियमित भागांचे नुकसान होते, ज्यामुळे तो भाग भंगारात जातो. लेझर पृष्ठभाग हार्डनिंग ही मर्यादा पूर्णपणे टाळते.

त्यामुळे, उच्च अचूकतेची आवश्यकता असलेल्या भागांच्या पृष्ठभागावर प्रक्रिया करण्यासाठी हे विशेषतः योग्य आहे. प्रक्रिया केलेल्या भागाला घासण्याची (ग्राइंड करण्याची) गरज नसते आणि फिनिशिंगची अंतिम प्रक्रिया म्हणून त्याचा वापर केला जाऊ शकतो.

गुंतागुंतीच्या आकारांसाठी उपयुक्त: ब्लाइंड होल्स, अंतर्गत छिद्रे, लहान खाचा, पातळ-भिंतींचे भाग इत्यादींसारख्या गुंतागुंतीच्या आकाराच्या घटकांसाठी वापरले जाऊ शकते. मजबूत बहुउपयोगिता: मोठ्या लेझर फोकसिंग डेप्थमुळे, क्वेंचिंग दरम्यान भागांच्या आकार, परिमाण किंवा पृष्ठभागावर कोणतेही कठोर निर्बंध नाहीत. याउलट, सध्याच्या मध्यम-उच्च फ्रिक्वेन्सी क्वेंचिंगसाठी विविध भागांकरिता कस्टम-मेड इंडक्शन सेन्सर्सची आवश्यकता असते;

सामग्रीची रचना, वैशिष्ट्ये, पृष्ठभागाची गुणधर्म आणि मुख्य प्रक्रिया मापदंड यांसारख्या घटकांवर अवलंबून, लेझरने कठीण केलेल्या थरांची जाडी सामान्यतः ०.३-२.० मिमीच्या दरम्यान असते. मोठ्या ट्रान्समिशन गिअर्सच्या शाफ्ट नेक्सवर किंवा मोटर शाफ्टच्या घटकांवर क्वेंचिंग प्रक्रिया करताना, पृष्ठभागाचा खडबडीतपणा मूलतः अपरिवर्तित राहतो. यामुळे विशिष्ट कार्यात्मक गरजा पूर्ण करण्यासाठी नंतरच्या मशिनिंगची आवश्यकता नाहीशी होते.

लेझर क्वेंचिंगमध्ये दोन स्कॅनिंग पद्धती वापरल्या जातात: गोलाकार किंवा आयताकृती स्पॉट्ससह नॅरो बँड स्कॅनिंग आणि रेखीय स्पॉट्स वापरून वाइड बँड स्कॅनिंग. नॅरो बँड स्कॅनिंगमधील कठीण झालेल्या भागाची रुंदी स्पॉटच्या व्यासाशी अगदी जुळते, साधारणपणे ५ मिमीच्या आत. मोठ्या क्षेत्राच्या कठीणीकरणाच्या अनुप्रयोगांसाठी, अनुक्रमिक स्कॅन आवश्यक असतात, जिथे एकमेकांवर येणारे भाग टेम्पर्ड सॉफ्टनिंग बँड्स तयार करतात. या बँड्सची रुंदी स्पॉटच्या वैशिष्ट्यांवर अवलंबून असते, ज्यात एकसमान आयताकृती स्पॉट्समुळे सामान्यतः लहान बँड्स तयार होतात. सॉफ्टनिंग बँड्सचे प्रतिकूल परिणाम कमी करण्यासाठी, वाइड बँड स्कॅनिंग तंत्रज्ञान वापरले जाते. ही पद्धत केंद्रित गोलाकार स्पॉट्सना रेखीय स्पॉट्समध्ये रूपांतरित करते, ज्यामुळे स्कॅनिंगची रुंदी लक्षणीयरीत्या वाढते.

लेझर क्वेंचिंग तंत्रज्ञानाचे संशोधन, विकास आणि उपयोजन सध्या वाढत्या टप्प्यात आहे, तरीही गुंतागुंतीच्या आकाराच्या वर्कपीसवर प्रक्रिया करण्यात आव्हाने कायम आहेत. तथापि, एक अत्याधुनिक उष्णता उपचार (हीट ट्रीटमेंट) नवोपक्रम म्हणून, लेझर क्वेंचिंगमुळे अशी तांत्रिक उद्दिष्ट्ये साध्य करणे शक्य होते, जी पारंपरिक पृष्ठभागीय क्वेंचिंग पद्धतींना साध्य करणे कठीण जाते. विशेष म्हणजे, ही प्रक्रिया उत्पादनादरम्यान शीतकरण माध्यमांची (कूलिंग मीडिया) गरज दूर करते, आणि जागतिक उद्योगाच्या "कमी-ऑक्सिडेशन आणि पर्यावरणपूरक उत्पादन" मानकांच्या वचनबद्धतेशी सुसंगत आहे. कटिंग टूलच्या कडा, व्हॉल्व्ह सीलिंग पृष्ठभाग, लहान गीअर्स, सूक्ष्म साचे, ऑटोमोटिव्ह भाग, गिअर रिंग्ज, मशीन टूल गाईड्स, मोटर शाफ्ट आणि रिड्यूसर शाफ्ट यांसारख्या विविध यांत्रिक घटकांच्या पृष्ठभागीय उष्णता उपचारासाठी (सरफेस हीट ट्रीटमेंट) हे विशेषतः प्रभावी ठरते.