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表面处理

通过对工件表面进行设计和激光改进处理,从而改善其表面性能的方法。它是利用激光束快速、局部地加热工件,实现局部急热或急冷,可在大气、真空等环境中进行处理。通过改变激光参数,可解决不同的表面处理工艺问题。工件变形极小,是一种非接触式处理方法。根据表面处理目的不同,分为表面改性处理(包括激光上釉、激光重熔、激光合金化、激光涂敷)和去除处理(如激光清洗)。

激光表面改性  利用激光扫描过程中材料自身的组织结构变化或引入其他材料实现工件表面性能的改善,该技术能选择性地处理工件表面,有利于在工件整体保持足够的韧性和强度的同时,表面获得较高的、特定的使用性能,如耐磨、耐蚀和抗疲劳、抗氧化等。

激光重熔处理  用较高功率密度(10~10W/cm2)的激光束,在金属表面扫描,使表层金属熔化,随后快速冷却凝固的技术。冷却速度通常为10~10℃/S,采用巨脉冲,可以得到10℃/S的冷却速度,从而得到细微的接近均匀的表层组织。利用激光表面改性技术的优势在现有廉价材料表面获得微晶从而大大提高材料的使用性能,具有很好的应用前景。

 

激光合金化  利用激光能源将材料局部区域表面加热到一定温度或形成一薄的熔化层,通过扩散或添加合金元素或化学反应改变表面化学成分以改善材料表面的力学、物理和化学性能的技术。它具有可局域处理,低的基体形变,对基体性能无损伤,效率高和快速加热等优点,特别适用于工件的重要部位,如模具的合缝线,气门挺杆和凸轮轴的局部表面。

涂覆  激光涂覆与激光合金化相似,都是在激光加热基体的同时,熔入其他合金材料。但激光涂覆除使基体与熔化的涂覆材料实现冶金结合外,涂覆材料很少被基体材料稀释,基本上保持其原有成分不变。

激光上釉  又称激光上光,它所用激光能量密度在10~10W/cm2,使金属表面快速熔化,在表面上形成一层非常薄的熔化层,当激光快速移走后,金属本身对熔化区进行“自淬”,冷却速度高达10~10℃/S,通过这种快速熔化-凝固过程,使金属表面产生特殊的非晶层(金属玻璃)。对于材料改性很有发展前途,其成本低,容易控制和复制,有利于发展新材料。

激光去除  利用激光使工件表面污物、锈斑或涂层发生瞬间蒸发或剥离,高速有效地清洁工件表面。激光清洁工艺不用有机溶剂,无污染、无噪声,是一种“绿色”工艺。

激光清洗  利用高能的激光束照射工件表面,使表面的污物、锈斑或涂层发生瞬间蒸发或剥离,高速有效地清除表面的污染物或涂层。激光清洗属于干洗,不需有机溶剂,没有废液排放,残渣少,不会造成环境污染、能有效清除其他方法难以去除干净的吸附在物体表面的亚微米粒子。该技术柔性高、可控性好、易于选区定位精密清洗,易于远距离遥控清洗难以到达或危险的地方。

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