Jednym z największych problemów w hartowaniu stali jest obróbka cieplna małych i skomplikowanych detali. Do tej pory takie elementy można było jedynie wytoczyć lub wyfrezować z bardzo twardego materiału, co było nie tylko czasochłonne ale również kosztowne. Tym czasem coraz większą popularnością cieszy się alternatywna technologia hartowania laserowego, która umożliwia obróbkę cieplną niewielkich elementów. Co najważniejsze, elementy mogą być zahartowane selektywnie. Dzięki temu detal można wykonać z miękkiej i łatwej w obróbce stali, a hartowaniu poddać jedynie miejscu narażone na zwiększone zużycie, np. zębatki czy przekładnie.

Samo założenie hartowania laserowego nie różni się niczym od tego tradycyjnego. Polega ono na rozgrzaniu stali do temperatury, w której zachodzi przemiana jej wewnętrznej struktury. Po takim zabiegu materiał staje się twardszy i odporniejszy na ścieranie. Jakie są więc atuty tej nowoczesnej technologii? Po pierwsze, hartowanie laserowe jest znacznie szybsze, dokładniejsze i pozwala na podniesienie parametrów odpornościowych w porównaniu do tradycyjnego hartowania. Na najbardziej popularnych gatunkach stali narzędziowych bez problemu można osiągnąć, a nawet przekroczyć twardość rzędu 60 HRC (skala twardości dla stali hartowanych). Co ważne, powierzchnia hartowana nie pęka nawet przy twardościach w granicach 64-68 HRC, co często dzieje się przy wykorzystaniu konwencjonalnych metod. Hartowanie laserowe jest bardzo dokładne i można precyzyjnie wybrać, które miejsca mają być utwardzone, a które nie. Dzięki temu, zahartowane zostają tylko miejsca narażone na ścieranie, a struktura rdzenia detalu pozostaje nie zmieniona.

W tradycyjnej obróbce cieplnej stal schładzana jest wodą lub specjalnym olejem, podczas gdy technologia laserowa nie wymaga zastosowania żadnych dodatkowych środków. Elementy samoczynnie ulegają schłodzeniu na zasadzie przewodnictwa cieplnego. Ponadto proces hartowania laserowego jest w pełni zrobotyzowany i przystosowany do współpracy z oprogramowaniem typu CAD/CAM. Dodatkowo głowicę można wyposażyć w kamerę termowizyjną współpracującą z komputerem sterującym. Na podstawie odczytów, system odpowiednio dobierze parametry hartowania i zapobiegnie przegrzaniu lub niedogrzaniu stali. Hartowanie laserowe przeprowadza się zwykle w atmosferze powietrza, jednak czasami stosuje się gazy ochronne w celu uniemożliwienia tworzenia się tlenków, które pogarszają efekt końcowy. Aby przygotować element do tradycyjnego hartowania, trzeba było wytwarzać go z tzw. „naddatkiem“ materiału, ponieważ w czasie przeprowadzania procesu powstawały odkształcenia powierzchni stali. Te należało zeszlifować, co wiązało się z dodatkową obróbką oraz stratą materiału. Tymczasem elementy hartowane metodą laserową wytwarzane są "na gotowo".

W technologii hartowania laserowego jako pierwszych używano urządzeń z rezonatorem gazowym i na ciele stałym, jednak dopiero opracowanie odpowiedniego lasera diodowego zrewolucjonizowało tę technologię. Długość fali światła generowanej przez rezonatory diodowe jest dużo mniejsza niż w przypadku laserów na ciele stałym czy gazowym. Dzięki temu metal nie ulega stopieniu, a jedynie rozgrzaniu do odpowiedniej temperatury. Ponadto laser diodowy umożliwia płynną regulację kształtu plamki lasera , co sprawia, że równocześnie można obrabiać dwie płaszczyzny pod dowolnym kątem lub oddalone od siebie. Znacznie większa jest również sprawność lasera diodowego, która wynosi ok. 35%, dla porównania wydajność lasera na ciele stałym typu YAG (laser neodymowy) to ok. 12%.

Hartowanie laserowe znalazło zastosowanie przy ulepszaniu powierzchniowym narzędzi, takich jak np. stemple do pras krawędziowych oraz części maszynowe pracujące w trudnych warunkach (np. zębatki i przekładnie). Proces ten można zastosować również przy produkcji elementów, których hartowanie tradycyjnymi metodami jest problematyczne i powoduje zbyt duże odkształcenia lub konieczność kosztownej obróbki końcowej. Hartowanie laserowe jest dosyć młodą technologią, ale przedstawiciele branży jednogłośnie stwierdzają – daje ona zupełnie nowe możliwości w obróbce metali.

(bb)