Technologie laserového kalení

Kalení laserem nabízí oproti standardním metodám tepelného zpracování řadu (nejenom z ekonomického pohledu na věc) výhod, zejména pak kvalitu, opakovatelnost a rychlost. V mnoha aplikacích je lokalizovaný zásah a minimální tepelný výkon jedinou zárukou minimálních změn v geometrii dílu. Navíc velká rychlost kalení vytváří jemnou mikrostrukturu.

Laserové úpravy povrchu lze rozdělit do dvou kategorií – transformace pevné látky a tavení. První kategorie zahrnuje martenzitické kalení, popouštění a šokové zpevnění, zatímco druhá zahrnuje přetavení, legování, svařování a disperzní vytvrzení.

Nejběžnějším důvodem použití laserového kalení je martenzitické kalení, jehož se využívá u uhlíkových ocelí a litin.

Použití laserového paprsku rychle zvyšuje povrchovou teplotu (až 1000K/s), čímž dochází v tenké vrstvě ke změně materiálu na austenit. Po vypnutí paprsku dochází k tzv. samo-kalení, způsobenému odvedením tepla do poměrně chladného okolního materiálu. Díky tomu se vytváří rychle zchladnutá povrchová vrstva, ve které dochází k přeměně austenitu na martenzit. Je proto důležité, aby ocel měla vhodné vlastnosti (kalená a popuštěná), a aby byly opatrně vybrány parametry laserového kalení.

Hlavní výhodou kalení laserem je zlepšení odolnosti proti opotřebení, které je do značné míry naprosto eliminováno. Laserem vytvrzené povrchy vykazují vyšší tvrdost než abrazivní médium a adhezivní opotřebení je sníženo prostřednictvím snížení koef. tření. Kromě toho může kalení laserem zlepšit únavové charakteristiky povrchu díky zvýšení tlakového pnutí, které posouvá únosnost na vyšší úroveň než je skutečné vibrační zatížení.