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    您的位置: 陕西福彩网 ->  常見問題 -> 關于激光表面處理技術的簡單介紹
      激光表面處理技術是指通過對工件表面進行設計和激光改進處理,從而改善其表面性能的方法。它是利用激光束快速、局部地加熱工件,實現局部急熱或急冷,可在大氣、真空等環境中進行處理。通過改變激光參數,可解決不同的表面處理工藝問題。工件變形極小,是一種非接觸式處理方法。根據表面處理目的不同,分為表面改性處理(包括激光上釉、激光重熔、激光合金化、激光涂敷)和去除處理(如激光清洗)。
      1激光表面處理設備
      激光表面處理設備主要包括激光器和外圍裝置等。
      1.1激光器
      工作物質、激勵源和諧振器三者結合在一起稱為激光器。激光器的種類主要有固體激光器、氣體激光器、液體激光器、半導體激光器和化學激光器。固體激光器的輸出功率高,廣泛應用于工業加工方面,并且可以做到小而耐用,使用野外作業。目前工業上用來進行表面處理的激光器大多數為CO2氣體激光器,它是一種依靠在光學諧振腔內發生輝光放電激勵的分子激光器,是目前可輸出功率最大的激光器,它以CO2為工作物質,同時加入He和N2作為輔助氣體。
      1.2外圍裝置
      外圍裝置主要包括光學系統、機械系統和輔助系統等。在激光工藝裝置中,光學系統主要包括聚焦和觀察兩部分,將高功率密度的激光束準確的照射在被處理部位,并且嚴格控制處理工程。機械系統是使激光束對工件表面進行掃描的機構和控制裝置。輔助系統包括范圍很廣,有遮蔽連續激光工作間斷式的遮光裝置、防止激光造成人身傷害的屏蔽裝置、吸氣排氣裝置、冷卻水加溫裝置、激光功率和模式的監控裝置和對激光對準裝置等。
      2激光表面處理工藝
      激光表面處理工藝主要有激光相變硬化、激光熔融及激光表面沖擊三類。激光熔融又有激光表面熔融、激光表合金化和激光表面熔融。
      2.1激光淬火處理
      激光淬火處理也叫激光固態相變硬化。在高能激光束的作用下,一定深度的表層和基體形成很高的溫度梯度,當激光離開后,由于基體材料的快速傳熱而使表層急冷,形成高硬度的隱晶馬氏體組織。該技術對材料整體熱影響很小,零件變形極小,可作為最后處理工序,而無需后續加工。
      其應用對象可為鑄鐵、碳鋼、合金鋼及固熔強化的鋁合金、鈦合金等。處理后,不僅使材料或零件保持整體韌性和抗沖擊性,還可得到高硬度、高耐磨的表層。激光淬火處理技術在目前各類激光表面優化處理中技術最成熟、應用最廣泛。汽車里的許多零部件如發動機缸體、缸套、曲軸、凸輪軸、挺桿、缸蓋等,機床電磁離合器零件如連接件、齒環、花鍵套等,冷沖模具、鉚壓模具、各類軸承和齒輪、導軌、塊規、刀具、量刃具,石油抽油泵泵筒、軋鋼用冷、熱軋輥,各類主軸、絲杠,機用、手用鋼鋸條等都可利用激光淬火處理技術提高使用壽命,效果顯著。
      2.2激光熔凝
    激光熔凝處理是利用高能量密度的激光束掃描金屬材料表層使其快速熔化.從而造成熔化表層和基體之間很大的溫度梯度,待激光掃過后,熔化表層快速冷卻而凝固,形成極細的亞穩相、過飽和相以至非晶相組織.這樣既可減少金屬表層的微孔和裂紋,提高抗腐蝕性能,又可提高表層的硬度和強度,特別對鑄造零件和焊縫的改性非常有效。例如,汽車發動機的鑄鐵凸輪軸、摩擦飛輪等經激光熔凝處理后,耐磨性和抗腐蝕性能都有明顯提高。激光熔凝處理工藝簡單、成熟、易于控制,被加工件的熱影響區小,因而變形較小,但由于被加工件表面發生微熔,故平整表面的粗糙度會有所增加,需增加精磨等后續加工。
      2.3激光熔覆處理
      激光溶覆處理是根據工況對零件表面性能的要求,選擇相應的涂敷材料(合金、陶瓷粉末或其它復合粉末),先預涂在零件表面,然后用高能激光束進行掃描,控制激光參數使涂敷材料完全熔化而基體微熔,隨后凝固形成和基體為冶金結合的涂敷層。目前更為先進的激光熔覆工藝已不采用預涂的方法,而是采用同步送粉裝置,在激光束掃描基體表面使之熔化的同時,將涂敷材料的粉末噴注在激光熔池內,可以一次獲得較厚的涂敷層。在實際應用中,涂敷材料多選擇Co-Cr基、Ni-Cr基、Fe-Cr基合金粉末配以一定數量的陶瓷材料,如WC、TiC、Al2O3、VC、BN、ZrO2、SiC、B4C等,形成致密的超硬金屬陶瓷涂層,厚度可達0.1-十幾毫米之間。
      2.4激光合金化
      激光合金化處理是利用激光作為熱源.使外加合金元素和基體金屬表層融合而形成一種新的合金層,獲得基體金屬所沒有的新性能:激光合金化技術具有很大的自由度,可根據不同的性能設計要求而采用不同的外加合金元素.從而使廉價的基體金屬得到優異的表面性能,而且原料消耗很少,是一項經濟而高效的表面處理技術。
      激光合金化技術常用于對性能要求比較苛刻的材料處理。如要求耐磨性很高的材料、工作在強腐蝕、強氧化、高溫或其它復雜惡劣環境中的材料。因此,激光合金化技術在航空航天、兵器制造、汽車、模具;采掘機械制造等工業部門具有廣闊的應用前景。
      激光熔覆處理的應用主要是高耐磨、抗腐蝕、抗氧化性要求更高的零件,如汽輪機葉片、電廠排粉機葉片(表面熔覆Co-Cr-Mo合金)、石油鉆頭、穿孔頂頭、高壓閥門密封面、軋輥、閥座、閥桿、泥漿泵和抽油泵內壁。另外,激光熔覆技術對磨損報廢的零件進行整體或局部修復十分有效。激光熔覆技術是一種發展潛力極大的表面處理技術。
      激光表面處理技術與淬火、電鍍、噴涂等常規表面熱處理方法、以及與近代物理方法(PVD)、化學方法(CVD)相比,其優越性通過下表可以看出。激光束這一領域快速提高了表面溫度(達1000K/S),薄層轉換成奧氏體。通過冷熱傳導去除能量導致自行誶滅,由此產生快速冷卻表面層和奧氏體轉換為馬氏體的轉變過程。激光硬化的基本目標是提高耐磨性。磨損減少是基于激光硬化后的零件表面硬度高于磨損媒介的硬度。由于摩擦系數的降低,提高了抗粘磨損,同時可以提高其疲勞強度。
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