激光表面处理技术的应用
皿
激光表面处理技术是在上世纪７０年代大功率激 光器出现后．迅速发展起来的一项光、机、电一体 化高新技木。这种工艺具有漳硬效果好，自动化程 度高、操作简单、能耗低、效率高、工件变形极小 和基本无废品等一系列优点，利用激光对零件表面 进行处理．可改变零件表面的物理结构、化学成分 和盎相组织，从而改变零件表面的抗磨损性、耐腐 蚀性和抗疲劳性等，可有效解决许多常规热处理难 以解决的问题。目前在工程机械的零件加工和修理 工艺中．常用的激光表面处理技术有激光热处理、 激光摇疆以及激光清洗等。
的罘用．可大大减少加工件的箍粒污染．提高精
密件的成品率。 激光表面处理技术是－－ｆ］发晨极快的新技术． 正鞠藿智能化、集成化方向发展。将其与计算机数 控技术有机结台起来．利用ＣＡＯｇ相关技术．可以 突破传统的设计和制造模式．大大改进制造和再制 造工艺．
‘作者地址辽宁省太连市西肖区海防街１—１号中置人是
耐磨性能大大提高．维修率可控制在４％以下。 澈光热处理具有如下优点：激光漳火处理后的 工件表面硬度比常规淬火高ｓ％～２０％．可获得极细 的硬化层组织：由于激光加热速度快．因而热影响
田＇甑蠢光寰面淬火
１．激光热处理
激光热处理是利用高功率、高密度激光束对金 属进行表面处理，它可以对材料实觋相变硬化ｆ或 称作表面淬火、表面重熔淬火｝、表面台金化等表 面改性处理．其基本原理是用高能澈光束对工件表 面进行扫描．已经扫描部分的材料表面急骤升温到 区小．又是表面扫描加热淬火．所以被处理的零件 变形很小：漳火部位可获得的残余压应力大．有助 于提高疲劳性能．激光硬化工艺周期短．生产效率 高．工艺过程易实现计算机控制．自动化程度高． 可纳＾生产流水线；激光淬火是快速加热、自澈冷 却，不需要妒膛保温和冷却液漳火．是一种无污染 绿色环保热处理工艺，容易实现对大型模具表面进 行均匀淬火．可以对形状蔓杂的零件和不能使用其 他常规方法处理的零件进行局部硬化处理．也可对 同一零件不同部位进行不同的激光硬化处理。如图 ２所示。
酎高温等性能的零件。应用该拄术处理模具表面
（见圈３）．既可以对己加工成坯曲制造捶具进行 表面改性，也可以对成形模具进行寝面恬复。应用
锄３果用激光培曩修复ＩＩ其
澈光熔疆技术．可科有效提高叠属材料的硬度、
屈服强度、疲劳强度、疲劳裂纹扩展抗力和量损
痘劳寿命等性麓。对设备的易磨损或易腐蚀零件
采甩激光焙疆．可使其表面产生耐磨、耐蚀、耐 热等综合性能的摇覆层．大大延长零件使用寿 命：在保证原零件尺寸和材科性能的条件下，可 以有效地修复磨损零件表面的裂曩、崩角、密封 边．实现废旧零件的再利用。采用激光熔疆修复 的齿轮轴如圈４所示。 与堆埠．喷镀、热疃涂和喷焊等传统的表面 处理技术相比．激光捃疆具有以下优点：熔覆层与 基体可以形成牢固结合．界面结台强度高；对基材 的热影响小，引起的变形小．自动化程度高：澈光 撂疆属于快速凝固过程．窖端得到细晶组织或形或 常规处理无法得到的新相：激光束的功宰、位置和 彤状等能够精确控制．易实现选区甚至煮区熔疆修 复：熔疆层的稀释率小．可精确控制，熔疆屡成分 具有可设计性：澈光融疆技术是无接触形处理，能 实现自动化和柔性加工。 近年来激光熔Ｉ用于模具恬复的技术发展较 快．激光能■密度高．受熟范茸小．可以瞎覆各种 金属材辩．如不锈钢、镀铜、铝台盒及钛台金等。 澈光强化电镀技术可捶高盘属的沉积速度．速 度比无激光照射快＇０００倍，对微型开关、精密仪器 零件，徽电子器件和大规模集成电路的生产和修补 具有重大意义．使用该技术还可使屯镀层的牢固度 术，在控制组织、提高表面耐磨和耐腐蚀性能方面 有着广阿的应用前景。
提＊＇００—１蝴。
激光上釉技术对于材料改性很有发展前途，其 成本怔．容易控制和复制，有利于发展新材料。激 光上轴结台火焰赜涂、等离子喷涂、离于沉积等拄
■越军鞋戈隹地区￥摹代裹■１１∞２１）
万方数据
２０］１
６
ＣＭ＆Ｍ
Ｉ程机械与堆悖
１７１
圈４采用盏光培疆修复的齿转轴
３．激光清洗
应用高慌激光脉冲去睬零部件表面污物是激光 技术在表面处理中的又一用途。其清洗机理有二： 一是直接利用澈光加热污物．使２气化挥发（或瞬 间受热膨胀）并被燕汽带离梗具基体蓑面：二是
在高能量密度、高频率脉冲激光作用下．污物层
内产生分裂应力而与模具基体脱离。与传统的嚷 砂清洗方法相比，澈光清洗＾有清洗速度快、不 损伤模鼻表面、在鲢清洗等优点。激光清洗技术
相变虢．激光束离开后，扫描加热的部分叉很快茬
母体冷却而形成白淬火，其淬火部分的结构组织呈超 细化．硬度比淬火前提高约２５倍．并得到０２～１ 的淬火层．＿ｌ＾而使工件的耐磨性能提高３～ｓｆｅ。 激光淬火可以对发动机的汽缸、活塞环、轮轴 等关键零件进行处理．以大幅度提高其使用性能。 在经澈光热处理后，不必再进行后续处理．可直接 送到装配线上安装＝美国通用汽车公司率先采用激 光热处理技术直接硬化发动机汽缸内壁．太大提高 了汽缸的耐磨性．改善了汽缸与活塞环的配合性． 减轻了活塞环的磨损。长春第一汽车制造厂等大型 企业都有自己的激光热处理生产线。 对于用合金铸铁制造的丈型覆盖件模具，传统 工艺采用火焰淬火，其淬火硬度为４０～５０ ＨＲＣ。改 用激光淬火后‘见璺１】．模具表面硬度可提高到
５５～６５ ＨＲＣ．硬化层有效深度为０ ５～０ ７ｍｍ，模具
ｍ深
圈２经激光硬化的月具
７０ Ｉ稃机械与维修ＣＭ＆Ｍ 万方数据
ห้องสมุดไป่ตู้
２０ｉｌ
６
澈光熔Ｉ的研究工作蛄于２０世纪７０年代． １９８１年成功地应用于喷气发动机叶轮片。激光熔 疆是利用高能的撤光束在金属襄面辐照．使潦覆 材料熔化，扩展，与基体结台并迅速凝圊．在基 材表面形成一层具有特殊韧理、化学或力学性能 宙勺材科． 激光熔曩技术适用于需要改善耐磨、科腐蚀、