Laserpeening:verbetering van de sterkte en duurzaamheid van metaal

Laserpeening is een metaalbewerkingsproces waarbij pulsen van een laser op het oppervlak van een metalen voorwerp worden gericht om de mechanische eigenschappen ervan te verbeteren. Het is vergelijkbaar met shotpeening, waarbij zeer kleine metalen of keramische balletjes worden gebruikt om het oppervlak van een metalen voorwerp te bombarderen. De corrosieweerstand, vermoeiingssterkte, restspanningen en slijtvastheid van een metalen voorwerp kunnen over het algemeen allemaal worden verbeterd door laserstralen.

Voorafgaand aan de behandeling wordt een onderdeel voorbereid voor laserstralen door het aanbrengen van twee overlays. Eerst wordt een overlay aangebracht die ondoorzichtig is voor de laser, en vervolgens wordt er een overlay aangebracht die transparant is voor de laser. De laser wordt door de transparante overlay heen gericht, maar kan niet door de ondoorzichtige overlay heen gaan.

Op dit punt verdampt de energie van de laser een laag van deze overlay. De damp blijft gevangen tussen de transparante bovenlaag en het oppervlak van het onderdeel. Naarmate deze damp meer energie van de laser absorbeert, warmt hij op en zet hij snel uit in de kleine ruimte waar hij vastzit. In dit gebied stijgt de druk snel, waardoor een schokgolf zich in het onderdeel voortplant. De schokgolf in plaats van de hitte van de damp veroorzaakt veranderingen in de eigenschappen van het materiaal, dus het proces van laserstralen is eerder mechanisch dan thermisch.

Dit proces is vergelijkbaar met shotpeening, waarbij gebruik wordt gemaakt van kleine keramische of metalen balletjes, ook wel shot genoemd, om talloze overlappende inkepingen op het oppervlak van een metalen onderdeel te creëren. Dergelijke inkepingen vormen een oppervlaktelaag die zeer goed bestand is tegen mechanische faalwijzen zoals scheuren, corrosie en vermoeidheid. Laserstralen heeft vergelijkbare resultaten, maar vervangt de herhaalde schokken op het metaal van het schot door lichtpulsen van een hoogenergetische laser.

Veel metalen en legeringen kunnen worden bewerkt met laserstralen. Deze omvatten materialen als staal en gietijzer, aluminium- en titaniumlegeringen, en meer. De verbeterde mechanische eigenschappen van dergelijke materialen maken laserstralen een wenselijke techniek voor toepassing bij de vervaardiging van dure onderdelen of waar weerstand tegen vermoeidheid van cruciaal belang is.

Toepassingen waarbij gebruik wordt gemaakt van lasergestraalde onderdelen zijn onder meer vermoeidheidskritieke componenten in de auto- of vliegtuigbouw. Componenten die moeilijk te transporteren en te onderhouden zijn, zoals grote windturbinebladen, kunnen met dit proces ook worden verbeterd om de levensduur te maximaliseren. Heupimplantaten, die vanwege de risico's van een operatie het beste zo weinig mogelijk kunnen worden vervangen, kunnen aan dit proces worden onderworpen om de levensduur te verlengen.

Componenten die met een laser zijn gestraald, kunnen ook dunner en lichter worden gemaakt vanwege hun verbeterde mechanische eigenschappen. Dit bespaart materiaalkosten in het productieproces. Het kan ook kosten besparen vanwege de lagere energiebehoefte bij het bedienen van voertuigen of andere machines.

About Mechanics streeft ernaar nauwkeurige en betrouwbare informatie te verstrekken. We selecteren zorgvuldig gerenommeerde bronnen en hanteren een rigoureus proces van factchecking om aan de hoogste normen te voldoen. Lees ons redactionele proces voor meer informatie over onze toewijding aan nauwkeurigheid.