До сих пор существовали узкие технические ограничения, когда речь шла о целенаправленном упрочнении небольших участков, таких как внутренняя часть просверленного отверстия или внутренние поверхности небольших заготовок. Стандартные процессы поверхностной или кромочной закалки сталей, такие как закалка пламенем, индукционная закалка, лазерная и электронно-лучевая закалка, должны работать с инструментами для этого применения, которые имеют существенные недостатки. Другие полагаются на закалку в печи, которая, однако, закаляет всю заготовку. Высок риск коробления заготовки.
Новое упрочнение коаксиальным лазерным лучом Компания Scansonic MI, лидер инноваций в области лазерной оптики для сварки, пайки и закалки, разработала новый процесс под названием CoHard. Это также позволяет упрочнять компоненты с помощью лазерного луча, что ранее было невозможно из-за их геометрической формы. Сердцем нового коаксиального лазерного упрочнения является оптика, которая фокусирует лазерный луч в кольце с коническими линзами — так называемыми аксиконами. Расходящийся лазерный луч падает на внутреннюю стенку канала ствола под небольшим углом от 5° до 15° позади фокальной плоскости. Всю область можно закалить, перемещая оптику в осевом направлении. Поскольку область, в которой поглощается лазерная энергия, чрезвычайно узка, заготовка не деформируется или деформируется лишь минимально. Также его не нужно вращать во время закалки,
До сих пор, например, катушки индуктивности, которые могли обеспечить достаточную мощность, не помещались в маленькие отверстия менее 15 мм. Чтобы иметь возможность использовать закалку лазерным лучом в скважинах, в скважину нужно было поместить отклоняющие зеркала. Однако они подвергаются очень высоким термическим нагрузкам и вряд ли могут быть защищены от загрязнения.
Положительные первые практические испытания Первые практические испытания с CoHard подтвердили высокую эффективность нового процесса. В качестве источника луча использовался Yb:YAG-лазер с произведением параметров пучка 24 мм×мрад и мощностью 3 кВт. Просверлено отверстие диаметром 8 мм и глубиной 25 мм; скорость подачи составляла 2,5 мм/с. Измерениями на заготовке подтверждено равномерное упрочнение поверхности по всей длине просверленного отверстия. Таким образом, с текущей конфигурацией процесс может легко упрочнять отверстия глубиной от 5 до 40 мм и диаметром от 3 до 10 мм.
«Наш новый процесс CoHard предлагает новые возможности для различных применений — от целенаправленного упрочнения направляющих и уплотняющих поверхностей, используемых, например, в насосах высокого давления и клапанах, до упрочнения болтов с очень точными требованиями к твердости поверхности», — объясняет Питер Фиксемер (Peter Fixemer), менеджер по продукции для лазерной закалки в Scansonic. Продукт в настоящее время все еще находится в статусе многообещающего исследования. Вместе с клиентами и их индивидуальными требованиями будет разработана серийная оптика.
