تقنية التصليد الموضعي للأجزاء المعدنية - التبريد بالليزر

التبريد بالليزر تقنية تبريد تستخدم الليزر لتسخين سطح المواد المعدنية إلى ما فوق نقطة التحول الطوري. ومع تبريد المعدن، يتحول الأوستنيت إلى مارتنسيت، مما يؤدي إلى تصلب سطح المادة. تتميز هذه التقنية بسرعات تسخين وتبريد عالية، ودورات معالجة قصيرة، ولا تتطلب وسائط تبريد خارجية. كما أنها تتمتع بمزايا فريدة، منها تقليل تشوه قطعة العمل، والحفاظ على بيئة عمل نظيفة، وعدم الحاجة إلى عمليات تشطيب لاحقة كالتجليخ، بالإضافة إلى أن حجم الترس المُعالَج لا يتقيد بحجم معدات المعالجة الحرارية.

تتميز عملية التبريد بالليزر بكثافة طاقة عالية وسرعة تبريد فائقة، ولا تتطلب استخدام وسائط تبريد كالماء أو الزيت. إنها عملية تبريد نظيفة وسريعة. بالمقارنة مع عمليات التبريد بالحث، والتبريد باللهب، والتبريد بالكربنة، تتميز عملية التبريد بالليزر بطبقة صلبة متجانسة، وصلابة عالية (أعلى عمومًا بمقدار 1-3 HRC من التبريد بالحث)، وتشوه طفيف لقطعة العمل، وسهولة التحكم في عمق طبقة التسخين ومسار التسخين، وسهولة التشغيل الآلي. كما أنها لا تتطلب تصميم ملفات حثية خاصة بأحجام القطع المعدنية المختلفة كما هو الحال في التبريد بالحث، ولا تتقيد معالجة القطع المعدنية الكبيرة بحجم الفرن كما هو الحال في المعالجة الحرارية الكيميائية مثل التبريد بالكربنة. لذلك، فهي تحل تدريجيًا محل العمليات التقليدية كالتبريد بالحث والمعالجة الحرارية الكيميائية في العديد من المجالات الصناعية. من المهم بشكل خاص أن تشوه قطعة العمل قبل وبعد التبريد بالليزر يمكن تجاهله تقريبًا، لذا فهو مناسب بشكل خاص لمعالجة سطح أجزاء الأجهزة المخصصة ذات متطلبات الدقة العالية.

يتراوح عمق طبقة التصليد بالليزر عادةً بين 0.3 و 2.0 مم، وذلك تبعًا لتركيب وحجم وشكل الأجزاء المُخصصة ومعايير عملية الليزر. يتم تبريد سطح أسنان التروس الكبيرة ومحور دوران أجزاء الأعمدة الكبيرة، وتبقى خشونة السطح ثابتة بشكل أساسي، ولا تتطلب أي عمليات تشغيل لاحقة لتلبية متطلبات ظروف التشغيل الفعلية.

تُستخدم تقنية التبريد بالليزر على نطاق واسع في الصناعات الميكانيكية والبتروكيماوية والطبية والفضائية، بالإضافة إلى مصانع تصنيع قطع غيار السيارات وغيرها. ويمكن استخدامها لتقوية أسطح قضبان التوجيه المختلفة، والتروس الكبيرة، والمحاور، والجدران الداخلية للأسطوانات، والقوالب، وعجلات الاحتكاك، والبكرات، وأجزاء البكرات. وتشمل المواد القابلة للتطبيق الفولاذ متوسط ​​وعالي الكربون والحديد الزهر.

تُعدّ التروس من الأجزاء الشائعة الاستخدام في صناعة الآلات. ولتحسين قدرة تحملها، يلزم تقوية سطحها. إلا أن عمليات تقوية سطح التروس التقليدية، كالمعالجات الكيميائية السطحية مثل الكربنة والنتردة، والتقوية السطحية بالحث، والتقوية السطحية باللهب، تعاني من مشكلتين رئيسيتين: التشوه الكبير بعد المعالجة الحرارية، وصعوبة الحصول على طبقة مُقوّاة موزعة بانتظام على طول سطح السن، مما يؤثر على عمر الترس.