文档介绍：激光制造应用技术简介前言激光是二十世纪最重大的科学发现之一。激光是具有高亮度、高方向性、高单***的相干光束,这种神奇的光束可以达到任何其它已知光束所不能达到的聚焦精度,并且聚焦后可以将巨大的能量集中在非常小的范围内。所以激光刚一问世即引起了材料科学家的高度重视。激光加工技术已被誉为“未来制造业的共同加工手段”。几个世纪以来,材料加工领域由手工加工时代过渡到火焰加工时代,又由火焰加工时代过渡到电加工时代。激光加工的出现正促使目前的电加工时代向光加工时代转变。激光加工代表着当前材料加工业的发展方向。世界各国都把激光加工技术作为提高生产效率、降低成本、提高产品质量以及具有国际竞争力的重要手段。其中,激光表面强化技术在近 20年里,在工业领域得到广泛应用,取得了良好的经济效益和社会效益。一、激光加工的特性 1、效率高。由于激光束作用于材料表面密度高(10 5 -10 12 W/cm 2 ), 作用时间极短,加热速度快,效率高(激光淬火比一般淬火速度提高1000倍),后续加工量小。 2、质量好。由于激光加工热影响区域较小,加工速度快,工件变形小,自然冷却速度快,淬火质量高、硬度高、耐磨性好,寿命可提高3-4倍。 3、加工方便、灵活。由于激光可方便远距离传输,对槽壁底、小孔、盲孔、曲轴等特殊部位,只要光束能照到均可进行加工处理。 4、便于精确控制。工艺过程可用计算机控制,实现激光束快速大面积扫描及加工参数精确控制。 5、无污染。激光加工不产生三废,不需三废处理。 6、无接触加工,无工具磨损,不需要中途更换工具。二、激光加工的应用领域激光相变硬化激光淬火激光熔凝硬化激光合金化 2 激光熔覆处理 3 激光焊接 4 激光制备纳米粉 5 激光快速成型 6 激光切割 7 激光雕刻 8 激光打标 9 激光打孔 1 金属表面强化处理激光加工的几种主要应用方面 1 .金属表面激光强化处理工件表面强化处理可显著提高工件硬度、强度、耐磨性、耐蚀性、高温性能,从而大大提高产品质量,延长使用寿命,降低成本,显著提高经济效益。( 1 )激光热处理▼其原理与传统感应淬火、火焰淬火技术相比,所使用的能量密度更高,加热速度更快,不需要淬火介质,工件变形小,加热层深度和加热轨迹容易控制,- , — ,并提高工件耐磨性▼激光热处理可提高工件表面硬度HRC达62 — 72(比常规热处理高 5 — 10HRC),耐磨性可提高2 — 3倍▼激光相变硬化:工作时高能量的激光束照射到轧辊表面上,表面很薄的一层吸收能量,温度急剧上升,达到相变温度以上,内部材料则保持冷态并能迅速传热,使表层急剧冷却,以自身淬火实现工件表面相变硬化。具体是通过激光功率、扫描速度等参数之间的相关关系,实现对合金材料激光处理参数的优化选择,达到所需的硬度和相变硬化深度。经激光淬火处理后可以显著地提高硬度、强度、耐磨性、耐蚀性和高温性能等,从而大大提高产品的质量,成倍地延长使用寿命▼激光熔凝硬化:也称激光熔化淬火。激光束加热工件表面至熔化深度,然后自冷使熔层凝固,表面均质细化,从而使表面光滑、硬度高、耐磨、抗蚀,与非晶化不同点是非晶化是快热、急冷、深度浅。( 2 )激光表面合金化▼利用激光改变金属及合金表面化学成分,提高工件表面硬度或抗腐蚀、抗高温、耐磨损等性能。▼基本原理是:在激光作用下将合金元素或化合物直接或间接结合到基材表面,然后在高能激光束的加热下快速熔化、混合,使合金元素或化合物均匀分散并熔渗于熔池中,形成厚度为10-1000um的表面熔化层。熔化层在很短的时间内形成特定要求的组成相(如更耐磨、耐腐蚀、耐高温等)的且与基体表面有很强结合力的新表面合金覆盖层。 2 、激光熔覆处理▼利用自动送粉(丝)系统将合金粉末送到激光熔池中,或预置合金粉末于基体修复区域利用高能密度激光束加热,使合金粉末与基体同时熔化,在基体待修复区域形成金属覆盖层的工艺过程。其原理如左图所示: ▼激光熔覆过程中覆盖材料完全熔化,而基材熔化层极薄,对覆盖层的成分影响极小。激光熔覆层的显微组织如左上图所示。熔覆层与基体为致密的冶金结合形式,交界面组织过渡均匀。采用的激光熔覆合金粉末保证了熔覆层的硬度和强度都与基体相当。激光熔覆层的宏观形貌如左下图所示。 3 、激光熔覆技术的优势(1)激光熔覆技术的特点激光熔覆热源的能量密度高,在零件中产生的热影响区小,变形小,适合修复一些高精度零件及对变形要求严格的零件。激光熔覆层组织致密,熔覆层与基材为冶金结合,强度高,韧性好,适合重载零件的表面强化与修复,如大型轴类、大型齿轮、大型曲轴等。激光熔覆可以选用各种性能优良的材料,如不锈钢、镍基合金、钴基合金等对工件表面进行强化和修复。激光熔覆兼有热喷涂的小变形