design for laser

Achtergrond informatie oppervlaktebewerkingen

Doel van laser-oppervlaktebewerkingen is het verbeteren van de oppervlakte-eigenschappen van producten, waarbij te denken valt aan hardheid, slijtvastheid, vermoeiingsweerstand, corrosievastheid, oppervlakteruwheid, enz. Deze oppervlakte-eigenschappen worden bereikt door het aanbrengen van een oppervlaktelaag of door het veranderen van de microstructuur van een oppervlaktelaag. Voordeel van deze aanpak is dat de keuze van de oppervlakte-eigenschappen van een product gemaakt kan worden op basis van functionele eisen (bijvoorbeeld slijtvastheid), terwijl het basismateriaal kan worden geselecteerd op grond van bijvoorbeeld sterkte of economische aspecten.

In vergelijking met andere laserbewerkingen vinden de laser-oppervlaktebewerkingen plaats bij relatief lange interactietijden en lage intensiteiten. Dit wordt bereikt door het defocusseren van de laserbundel tot een diameter in de grootte orde van 1 tot 10 mm, of door het gebruik van speciale optieken die de laserbundel omvormen tot een rechthoekige uniforme energieverdeling. Een dergelijke energieverdeling is gewenst voor een uniforme bewerking van het oppervlak. In verband met de hoge beschikbare vermogens wordt de cw CO2 laser het meest toegepast. De Nd:YAG laser is ook beschikbaar in vermogens die nodig zijn voor het oppervlaktebewerken. De straling van deze laser wordt beter geabsorbeerd door metalen dan CO2 laserstraling. De diodelaser is zeer geschikt voor laser-oppervlaktebewerkingen vanwege zijn rechthoekige energieverdeling in de laserspot.

Tijdens de bewerking beweegt de laserbundel over het te behandelen oppervlak waardoor het oppervlak opwarmt, er al dan niet smelt optreedt, en na het passeren van de laserbundel weer afkoelt. Om oxidatie van het bewerkte oppervlak te voorkomen wordt vaak gebruikgemaakt beschermgas, zoals stikstof of argon. Zie ook de paragraaf laserbewerkingen en gassen. De toegepaste gasdrukken en -debieten zijn laag in vergelijking met lasersnijden en -lassen.