Τι είναι το Laser Peening;

Το peening με λέιζερ είναι μια διαδικασία επεξεργασίας μετάλλων κατά την οποία παλμοί από ένα λέιζερ κατευθύνονται στην επιφάνεια ενός μεταλλικού αντικειμένου για να βελτιώσουν τις μηχανικές του ιδιότητες. Είναι παρόμοιο με το shot peening, το οποίο χρησιμοποιεί πολύ μικρές μεταλλικές ή κεραμικές μπάλες για να βομβαρδίσει την επιφάνεια ενός μεταλλικού αντικειμένου. Η αντίσταση στη διάβρωση, η αντοχή σε κόπωση, οι υπολειπόμενες τάσεις και η αντοχή στη φθορά ενός μεταλλικού αντικειμένου μπορούν γενικά να βελτιωθούν με το ξεκάρφωμα με λέιζερ.

Πριν από τη θεραπεία, ένα εξάρτημα προετοιμάζεται για peening με λέιζερ με την εφαρμογή δύο επικαλύψεων. Αρχικά, εφαρμόζεται μια επικάλυψη που είναι αδιαφανής στο λέιζερ και στη συνέχεια εφαρμόζεται μια που είναι διαφανής στο λέιζερ. Το λέιζερ κατευθύνεται μέσω της διαφανούς επικάλυψης αλλά δεν μπορεί να περάσει μέσα από την αδιαφανή επικάλυψη.

Σε αυτό το σημείο, η ενέργεια από το λέιζερ εξατμίζει ένα στρώμα αυτής της επικάλυψης. Ο ατμός παραμένει παγιδευμένος μεταξύ της διαφανούς επικάλυψης και της επιφάνειας του εξαρτήματος. Καθώς αυτός ο ατμός απορροφά περισσότερη ενέργεια από το λέιζερ, θερμαίνεται και διαστέλλεται γρήγορα στον μικρό χώρο όπου είναι παγιδευμένος. Η πίεση αυξάνεται γρήγορα σε αυτήν την περιοχή και προκαλεί τη διάδοση ενός κρουστικού κύματος στο εξάρτημα. Το κρουστικό κύμα και όχι η θερμότητα του ατμού προκαλεί αλλαγές στις ιδιότητες του υλικού, επομένως η διαδικασία του ξεφλουδίσματος με λέιζερ είναι μηχανική παρά θερμική.

Αυτή η διαδικασία είναι παρόμοια με το shot peening, το οποίο χρησιμοποιεί μικρές κεραμικές ή μεταλλικές μπάλες, γνωστές ως βολή, για να δημιουργήσει πολλές επικαλυπτόμενες εσοχές στην επιφάνεια ενός μεταλλικού εξαρτήματος. Τέτοιες εσοχές σχηματίζουν ένα επιφανειακό στρώμα που είναι εξαιρετικά ανθεκτικό σε τρόπους μηχανικής αστοχίας όπως ρωγμές, διάβρωση και κόπωση. Το peening με λέιζερ έχει παρόμοια αποτελέσματα, αλλά αντικαθιστά τις επαναλαμβανόμενες κρούσεις στο μέταλλο της λήψης με παλμούς φωτός από ένα λέιζερ υψηλής ενέργειας.

Πολλά μέταλλα και κράματα μπορούν να κατεργαστούν με peening με λέιζερ. Αυτά περιλαμβάνουν υλικά όπως χάλυβες και χυτοσίδηρος, αλουμίνιο και κράματα τιτανίου και άλλα. Οι βελτιωμένες μηχανικές ιδιότητες τέτοιων υλικών καθιστούν το peening με λέιζερ μια επιθυμητή τεχνική για εφαρμογή στην κατασκευή εξαρτημάτων υψηλού κόστους ή όπου η αντοχή στην κόπωση είναι κρίσιμη.

Οι εφαρμογές που μπορούν να χρησιμοποιούν ανταλλακτικά με λέιζερ περιλαμβάνουν εξαρτήματα κρίσιμα για την κόπωση στην κατασκευή αυτοκινήτων ή αεροσκαφών. Εξαρτήματα που είναι δύσκολο να μεταφερθούν και να διατηρηθούν, όπως τα μεγάλα πτερύγια ανεμογεννητριών, μπορούν επίσης να βελτιωθούν με αυτήν τη διαδικασία για να μεγιστοποιηθεί η διάρκεια ζωής. Τα εμφυτεύματα ισχίου, τα οποία είναι καλύτερα να αντικαθίστανται όσο το δυνατόν πιο σπάνια λόγω των κινδύνων της χειρουργικής επέμβασης, μπορεί να υποβληθούν σε αυτή τη διαδικασία για να παραταθεί η διάρκεια ζωής.
Τα εξαρτήματα που έχουν κηλιδωθεί με λέιζερ μπορούν επίσης να γίνουν πιο λεπτά και ελαφρύτερα λόγω των βελτιωμένων μηχανικών χαρακτηριστικών τους. Αυτό εξοικονομεί κόστος υλικών στη διαδικασία κατασκευής. Μπορεί επίσης να εξοικονομήσει κόστος λόγω χαμηλότερων ενεργειακών απαιτήσεων κατά τη λειτουργία οχημάτων ή άλλων μηχανημάτων.