激光熱處理在工業(yè)上的應(yīng)用及發(fā)展

激光熱處理的基本原理

（1）激光硬化（激光熱處理）關(guān)鍵分成二種加工工藝：激光改變硬化、激光熔覆硬化。激光改變硬化是以高效率能量的激光束迅速掃描儀工作中，使被直射的金屬材料或鋁合金外表溫度一很快速率升到高過(guò)改變點(diǎn)而小于熔化溫度。當(dāng)激光束離去被直射位置是，因?yàn)閷?dǎo)熱的功效，處在熱態(tài)的常規(guī)使其快速制冷而開(kāi)展過(guò)溫保護(hù)熱處理，從而完成產(chǎn)品工件的表層改變硬化。這一全過(guò)程是在迅速加溫和迅速制冷下進(jìn)行的，因此獲得的硬化層機(jī)構(gòu)偏細(xì)，強(qiáng)度亦高過(guò)基本熱處理的強(qiáng)度。激光熔凝硬化是以很高的激光功率，在非常短的時(shí)間內(nèi)與金屬材料配對(duì)t檢驗(yàn)，使金屬表層 部分地區(qū)在一瞬間被加溫到非常高的溫度使之熔化，接著憑借熱態(tài)的金屬材料常規(guī)吸熱反應(yīng)和傳輸功效，使已熔化的特薄表面金屬材料迅速凝結(jié)。激光熔化凝結(jié)硬化獲得的是鑄態(tài)機(jī)構(gòu)，其強(qiáng)度較高，耐磨性能亦不錯(cuò)。激光熱處理能使原材料表層呈超優(yōu)化組織架構(gòu)，無(wú)表層熱形變，強(qiáng)度提升30%～50%。

（2）激光熔覆是根據(jù)在板材表層加上熔覆原材料，并運(yùn)用較高能相對(duì)密度的激光束使之與板材表層層析一起熔凝，使板材表層產(chǎn)生于常規(guī)冶金工業(yè)融合的熔覆層。粉末狀容積由送粉系統(tǒng)軟件開(kāi)展操縱，熔覆層的薄厚可調(diào)式，并可雙層重熔。工作中熔覆后在歷經(jīng)機(jī)械加工制造，進(jìn)而做到修補(bǔ)部分損害產(chǎn)品工件的目地。

（3）激光細(xì)晶強(qiáng)化也是運(yùn)用較高能相對(duì)密度的激光束所造成的迅速熔凝全過(guò)程，在板材表層產(chǎn)生與板材互相焊接的、且具備徹底不一樣成份與特性的鋁合金覆層。它與激光熔覆的差別僅取決于：激光熔覆中熔層原材料徹底為熔化，而板材熔化層特薄，因此對(duì)覆層的成份危害很小：而激光細(xì)晶強(qiáng)化則是在板材的表層熔化層內(nèi)添加鋁合金原素，進(jìn)而產(chǎn)生以板材為基的新的鋁合金層，因而對(duì)原材料特性改進(jìn)的水平更強(qiáng)，運(yùn)用范疇也顯著拓展。

因?yàn)榧す鉄崽幚碛蟹浅ｏ@著的優(yōu)勢(shì)，解決了傳統(tǒng)式金屬材料熱處理不可以處理或不易處理的瓶頸問(wèn)題，在世界各國(guó)遭受重視，激光熱處理獲得快速的發(fā)展趨勢(shì)。功率大的CO2激光器從七十年代起發(fā)展趨勢(shì)迅速，優(yōu) 秀的工業(yè)生產(chǎn)我國(guó)功率大的CO2激光器已實(shí)用化、通用化。在我國(guó)從“七五”之后陸續(xù)研制了KW級(jí)萬(wàn)千瓦時(shí)級(jí)功率大的CO2多模激光器。伴隨著功率大的激光器的發(fā)展趨勢(shì)，用激光就可以完成各種各樣方式的金屬表面處理。它是造成原材料組織架構(gòu)轉(zhuǎn)變的冶金工業(yè)全過(guò)程，其加溫時(shí)間在10-3～10-7s的范疇內(nèi)，功率為每立方毫米超過(guò)。它的運(yùn)用極其普遍，基本上一切金屬表層 熱處理都能夠運(yùn)用。現(xiàn)階段運(yùn)用比較多的有轎車、冶金工業(yè)、原油、重型機(jī)械設(shè)備、農(nóng)用機(jī)械等存有比較嚴(yán)重?fù)p壞的設(shè)備制造行業(yè)，及其航空航天、航空公司等高新技術(shù)商品。

激光熱處理在汽車制造業(yè)運(yùn)用極其普遍，在很多轎車關(guān)鍵部件上，如：發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、氣缸套、發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸、派啟迪、高壓閘閥、拐臂、鋁發(fā)動(dòng)機(jī)活塞槽等基本上都能夠選用激光熱處理。比如：美國(guó)通用汽車公司用十幾臺(tái)KW級(jí)CO2激光器，對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子殼內(nèi)腔部分硬化，曰產(chǎn)三萬(wàn)套，提升功效四倍。在我國(guó)選用功率大的CO2激光器對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)展缸孔加強(qiáng)解決，能延長(zhǎng)大修發(fā)動(dòng)機(jī)里程數(shù)到十五萬(wàn)千米之上，一臺(tái)氣缸相當(dāng)于三臺(tái)沒(méi)經(jīng)解決的氣缸。

激光熱處理在大中型電力機(jī)車加工制造業(yè)已被選用，進(jìn)一步提高了電力機(jī)車使用壽命，主要是電力機(jī)車大中型發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的激光熱處理和電力機(jī)車柴油發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸套和電力機(jī)車主簧片的激光熱處理。他們的模具加工加工工藝繁雜，精密度規(guī)定高，形狀各異，運(yùn)用普遍，但通常因磨具的周期短而增加了成本費(fèi)，維修也很艱難。用激光對(duì)磨具表層開(kāi)展熱處理，已慢慢被了解和被選用，可加倍的提升磨具的使用壽命，又不會(huì)受到樣子和規(guī)格的限定。激光熱處理過(guò)的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸因?yàn)榧す鉄崽幚碛鷣?lái)愈顯示信息其優(yōu)勢(shì)，各種各樣功率大的CO2激光熱處理持續(xù)面世。