激光表面加工应用介绍 -pg电子游戏官网

经过激光处理的表面使工件更加耐负荷。激光淬火、熔化和涂层使工件更加耐负荷：提高了硬度和韧性、改变表面组织结构、在表面生成压力张力或保护涂层。激光打标和激光微加工也能改变工件的表面。

【激光淬火】

激光淬火的原理：激光束加热金属的表面层，快速冷却使其硬度增加。激光淬火技术的优点是只需很少的后续加工，且可以加工不规则的三维工件。由于热输入量很小，工件的变形就很小，减少甚至完全不必再作后续加工。

激光淬火属于表面层硬化工艺。只能用于可以硬化的铁基材料。也就是碳素含量超过 0.2%的钢和铸铁。

为了使工件硬化，激光束在大多数情况下将金属表面层加热到接近熔点，即大约 900 至 1400℃。表面达到所需要的温度时，激光束离开此位置，继续向前前进，沿着新进方向持续加热工件表面。在高温的作用下，金属晶格中的碳原子改变其位置（奥氏体化 ）。一旦激光束离开某位置，该位置周围的材料就使灼热的表面层很快冷却下来。这种现象称之为“自淬火”。由于快速冷却，金属晶格不会恢复到原始形状，而是产生马氏体。马氏体是一种硬度极高的金属结构。转化为马氏体就能提高材料的硬度。

激光束加热工件的表面层。典型的表面硬化深度为 0.1 至 1.5 mm，有些材料达到 2.5 mm 甚至更高。如果要表面硬化深度越大，则周围的体积必须越大，从而可以将热量快速导出，使硬化区可以足够快速地冷却。激光淬火工艺只需相对较小的功率密度。同时，应在同一平面上对工件进行加工。因此，要使激光束可以照射到尽量大的平面上。目前常用的是正方形的照射面。同样，扫描镜组也用于激光淬火工艺，使圆形的光斑的激光束非常快地来回移动。在工件表面形成功率密度基本上均匀的一条线。可以生成宽度最大 60 mm的硬化轨迹。如上图靠近涡轮增压器这个轴的轴承部位经过了激光淬火处理。

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为了提高材料的耐磨损性或者对表面改性处理，人们采用激光堆焊工艺。利用系统可以在现有工件的表面涂镀金属涂层，质量如同铸造一样。没有质量损失、密封、无气孔和裂纹。

利用激光熔覆系统使激光堆焊工艺变得十分简单：在经过准备处理的表面上，用激光产生一个熔池。通过喷嘴将粉末状材料喷到表面上，当新的材料凝固后便开始下一层的焊接，或者作后续加工。

一般激光熔覆系统由三个主要的功能单元组成：粉末输送器、粉末输送线和带有粉末喷嘴的加工镜组。粉末输送器是一个可移动的单元，紧靠在激光加工机旁边。来自几个容器的粉末气体混合物在粉末输送器中混合成一种粉末流，以精确设定的流量导入粉末喷嘴。集成的传感器系统随时确保材料涂镀的高质量。