Avec la demande croissante de haute qualité et d'efficacité dans l'industrie manufacturière, la technologie laser modifie le traitement de l'acier, devenant un outil de plus en plus important pour la coupe et la mise en forme de l'acier. La technologie laser modernise l'industrie sidérurgique. Il a des avantages par rapport à la coupe traditionnelle des flammes et à la coupe du plasma. Ses avantages comprennent une haute précision et un faible impact thermique.
Qu'est-ce que la technologie laser?
Un laser est un faisceau de lumière monochromatique hautement cohérent produit par le rayonnement stimulé.
Un laser est formé lorsque les atomes ou les molécules sont excités par l'énergie externe, comme un courant électrique ou une lumière. Cette excitation les fait passer d'un niveau d'énergie inférieur à un niveau d'énergie plus élevé. Lorsqu'ils reviennent au niveau d'énergie inférieur, ils libèrent des photons. Ces photons forment un faisceau cohérent à haute intensité lorsqu'ils résonnent entre eux dans une cavité résonante optique.
Le faisceau laser a trois propriétés principales:
Monochromaticité: garantit que l'énergie du faisceau est concentrée.
Cohérence: Améliore la stabilité du faisceau.
Directionnalité: Permet un contrôle de haute précision de l'énergie laser.
Ces propriétés font du laser un outil idéal pour couper et traiter les matériaux en acier.
L '"interaction" entre les lasers et l'acier
L'application de la technologie laser dans la coupe en acier repose principalement sur l'effet photothermique. La technologie laser modifie le traitement de l'acier en utilisant un faisceau laser à haute énergie pour irradier la surface de l'acier. Son énergie est absorbée par le matériau et convertie en chaleur, entraînant une forte augmentation de la température locale, ce qui conduit à la fusion ou à la vaporisation. Cette façon très efficace de concentrer l'énergie améliore non seulement la précision de la coupe, mais réduit également la déformation du matériau lorsqu'elle est chauffée.
Avantages de la coupe laser
La coupe laser fonctionne en concentrant un faisceau à haute énergie. Il chauffe le matériau local à un état fondu ou vaporisé. Ensuite, un gaz auxiliaire, comme l'oxygène ou l'azote, époustoufle le matériau fondu.Chabituel avec des méthodes traditionnelles, la coupe laser présente les avantages suivants:
Grande précision: L'erreur n'est que ± {{0}}. 2 mm, ce qui est sensiblement meilleur que le ± 0,5 mm de méthodes de coupe conventionnelles.
Petite zone touchée par la chaleur: En raison de la concentration élevée d'énergie laser, la zone touchée par la chaleur est considérablement réduite, de 3,5 mm à 2. 0 mm.
Grande efficacité: Les vitesses de coupe sont augmentées de 33%, ce qui permet de compléter plus rapidement des tâches de production à haut volume.
Dans la fabrication automobile, par exemple, les plaques en acier à haute résistance doivent être coupées avec précision afin de maintenir les propriétés mécaniques du matériau. La coupe laser y parvient non seulement, mais augmente également l'efficacité en optimisant des paramètres tels que la densité de puissance et les chemins de coupe.
Soudage au laser: l'art de rejoindre
Le soudage au laser utilise la densité d'énergie élevée d'un faisceau laser pour chauffer rapidement le matériau à un état fondu, permettant ainsi l'adhésion. Le soudage au laser offre les avantages importants suivants par rapport au soudage conventionnel:
Soudage de pénétration profonde: Augmente la profondeur de la soudure et améliore la force de l'articulation.
Vitesse rapide: La vitesse de soudage est plus rapide que les méthodes de soudage traditionnelles.
Petite zone touchée par la chaleur: réduit la déformation thermique et le stress résiduel.
Cette technologie est largement utilisée dans des champs tels que l'aérospatiale et la construction navale. Dans un soudage à la plaque en acier épais, la résistance de la soudure peut être considérablement améliorée en contrôlant avec précision la puissance du laser et la vitesse de soudage. Par exemple, un constructeur naval a augmenté la résistance de la soudure de 450 MPa à 540 MPa en utilisant la technologie de soudage au laser, et a également considérablement réduit la distorsion thermique.
Traitement de surface laser: amélioration des propriétés en acier
Les technologies de traitement de surface laser, y compris le durcissement au laser et le revêtement laser, sont principalement utilisées pour améliorer les propriétés de surface des matériaux en acier. Le durcissement au laser augmente la dureté de surface d'un matériau par un chauffage et un refroidissement rapides, tandis que le revêtement laser prolonge la durée de vie de l'acier en ajoutant une usure et un revêtement résistant à la corrosion à la surface du matériau.
Par exemple, en ajustant la puissance du laser et la vitesse de balayage, une usine de fabrication a augmenté la dureté de surface des plaques d'acier de 15%, améliorant considérablement l'usure du matériau et la résistance à la corrosion. Cette technologie convient particulièrement aux champs tels que l'ingénierie mécanique et le traitement des moisissures.
Fabrication additive au laser:L'avenir de la fabrication
La fabrication des additifs laser (IE IE 3D Impression Technology) est un processus avancé pour construire des pièces complexes en empilant des matériaux de couche par couche. Un faisceau laser est utilisé comme source de chaleur pour faire fondre la poudre métallique et le solidifier progressivement en forme. Cette technologie montre un grand potentiel dans la fabrication de pièces de précision et convient particulièrement à l'aérospatiale et aux équipements industriels complexes.
Étude de cas: percée dans la construction navale
Après avoir adopté la technologie de coupe et de soudage au laser, une usine de construction navale a résolu les problèmes de déformation thermique et le manque de résistance dans les plaques en acier épaisses. Cela a également considérablement amélioré l'efficacité de production. Lors de la coupe de plaques en acier de 30 mm d'épaisseur, la vitesse de coupe laser a atteint 2 m / min, marquant une amélioration de 33% par rapport aux méthodes traditionnelles. Pour le soudage, en ajustant la puissance et la vitesse du laser, une profondeur de soudure de 6 mm a été obtenue. Ce réglage a également amélioré la qualité de la couture de soudure. Ces améliorations techniques ont entraîné une structure de coque plus forte et une augmentation significative de la compétitivité des produits.
Résumer et prospecter
La technologie laser a révolutionné le champ de traitement de l'acier avec sa haute précision, sa haute efficacité et son faible impact thermique. La technologie laser modifie le traitement de l'acier en améliorant la qualité et l'efficacité dans diverses applications, allant de la coupe et du soudage au traitement de surface et à la fabrication additive. Cette technologie progresse rapidement. Il deviendra de plus en plus vital dans l'industrie sidérurgique. Cela entraînera l'innovation et propulsera le secteur manufacturier à de nouveaux sommets.
