激光原理與技術(shù)--第七章激光加工技術(shù)(已修改)
2025-01-29 21:31 本頁面
【正文】 激光加工 三 . 激光用在加工領(lǐng)域 以激光良好的單色性和相干性為基礎(chǔ) 。 激光全息技術(shù)可以用作無損探傷 ， 即不用損壞零件便可檢測出零件內(nèi)部的缺陷 。 利用激光的亮度高和方向性好可以在機(jī)加工領(lǐng)域大有作為 。 如可以在零件上打一般鉆頭不能打的異形孔和尺寸達(dá)微米級的小孔 。 利用激光進(jìn)行切割 ， 具有速度快 ，切面光潔 ， 不發(fā)生形變的特點 。 激光焊接可焊一般焊接法不能焊的難熔金屬 。 還可以利用激光亮度高 、 能量集中 、 可通過理論計算進(jìn)行控制的特點對金屬工件表面進(jìn)行改性處理 。 激光熱加工原理 無論是哪一種激光加工的方法，都要將一定功率激光束聚焦于被加工物體上，使激光與物質(zhì)相互作用。在不同激光參數(shù)下的各種加工的應(yīng)用范圍如圖 各種參數(shù)條件下激光加工的可能應(yīng)用和影響 激光等離子體屏蔽現(xiàn)象 激光作用于靶表面，引發(fā)蒸汽，蒸汽繼續(xù)吸收激光能量，使溫度升高，最后在靶表面產(chǎn)生高溫高密度的等離子體。等離子體迅速向外膨脹，在此過程中繼續(xù)吸收入射激光，阻止激光到達(dá)靶面，切斷了激光與靶的能量耦合。 視頻：激光加工演示及詳解 激光表面改性技術(shù) 1 激光相變硬化又稱激光淬火 顯著提高材料的耐磨性和疲勞強(qiáng)度。此技術(shù)的優(yōu)越性表現(xiàn)在可以局部加熱處理，顯著抑制變形，易于控制晶粒及組織形態(tài)，無需后續(xù)加工工藝。 早在 1975年，通用汽車公司就已運用此技術(shù)處理鑄鐵汽車部件提高其耐磨性能。目前在汽車制造及精密機(jī)械行業(yè)，激光熱處理已有廣泛的應(yīng)用，如菲亞持集團(tuán)用其處理汽缸體，尼桑公司則用其處理發(fā)動機(jī)及其傳動部件。 激光淬火技術(shù)，又稱激光相變硬化，它利用聚焦后的激光束照射到鋼鐵材料表面，使其溫度迅速升到相變點 以上。當(dāng)激光移開后，由于仍處于低溫的內(nèi)層材料的快速導(dǎo)熱作用，使表層快速冷卻到馬氏體相變點以下，獲得淬硬層。 1 激光淬火技術(shù)的原理 激光淬火可以使工件表層 生明顯變化。 45鋼表面激光淬火區(qū)橫截面金相組織圖 淬火區(qū)顯微硬度沿深度方向的分布曲線圖 2 激光表面熔凝技術(shù) 用激光束將表面熔化而不加任何合金元素，以達(dá)到表面組織改善的目的。與激光淬火工藝相比，激光熔凝處理的關(guān)鍵是使材料表面經(jīng)歷了一個快速熔化 — 凝固過程，所獲得的熔凝層為鑄態(tài)組織。工件橫截面沿深度方向的組織依次為：熔凝層、相變硬化層、熱影響區(qū)和基材 激光熔凝處理后橫截面組織示意圖 T10鋼激光熔凝層顯微硬度沿淬硬層深度的分布 3 激光熔覆技術(shù) 激光熔覆 (Laser Cladding)技術(shù)亦稱激光包覆、激光涂覆、激光熔敷，是一種新的表面改性技術(shù)。它通過在基材表面添加熔覆材料，利用高功率密度的激光束使之與基材表面一起熔凝的方法，在基材表面形成 合金化 熔覆層，以改善其表面性能的工藝。 同步送料法激光熔覆示意圖 激光熔覆工藝依據(jù)材料的添加方式不同，分為預(yù)置涂層法和同步送料法。 同步送料法指在激光束照射基材的同時，將待熔覆的材料送入激光熔池，經(jīng)熔融、冷凝后形成熔覆層的工藝過程。激光熔覆材料包括金屬、陶瓷或者金屬陶瓷，材料的形式可以是粉末、絲材或者板材 激光相變相圖分析 激光相變相圖分析 應(yīng)用 激光表面改性技術(shù)的最新進(jìn)展是將其應(yīng)用于凸輪軸的表面改性方面。許多發(fā)動機(jī)都是應(yīng)用層片狀灰口鑄鐵作為凸輪軸材料。傳統(tǒng)處理技術(shù)如鎢極惰性氣體保護(hù)重熔或直接冷硬鑄造法能獲得耐磨性好的萊氏體表層組織。采用激光重熔技術(shù)同樣可獲得萊氏體組織，且更為方便、經(jīng)濟(jì)。 （ 2 laser hard facing） 熔池 CCD拍攝圖 彩色云圖處理 激光焊接是一種材料連接，主要是金屬材料之間連接的技術(shù)。它和傳統(tǒng)的焊接技術(shù)一樣，通過將材料連接區(qū)的部分熔化而將兩個零件或部件連接起來。 激光焊接相對于傳統(tǒng)方式的優(yōu)點： 1）用激光很容易對一些普通焊接技術(shù)難以加工的如脆性大、硬度高或柔軟性強(qiáng)的材料實施焊接。 2）在激光焊接過程中無機(jī)械接觸 ,易保證焊接部位不因熱壓縮而發(fā)生變形 3）激光束易于控制的特點使得焊接工作能夠更方便的實現(xiàn)自動化和智能化。 激光焊接主要有熱導(dǎo)焊和深熔焊兩種。熱導(dǎo)焊采用的激光功率為 105w/cm2 左右，是靠熱傳導(dǎo)進(jìn)行焊接的，焊縫深度小于 ， 焊縫的深寬比最大為 3：1。 深熔焊采用的功率密度在 106~107w/cm2 之間，焊縫的 深寬比最大可達(dá) 12： 1 4 視頻激光焊、焊接汽車 激光焊接 奧迪系列 寶馬系列 人們對改進(jìn)汽車的基本性能 (駕駛性、安全性及對環(huán)境的保護(hù)性等 ) 作了大量的工作。由于機(jī)械、電子和光學(xué)等各種技術(shù)的綜合應(yīng)用，目前所制造的汽車更為安全和舒適。 奔 馳 系 列
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