材料表面技术作业 材料2班 黄小叶.docVIP

激光束加工技术的应用与发展 摘要 以激光加工技术为重点介绍表面工程的发展和应用。 关键词 表面工程技术 激光加工技术、加工原理、应用现状、发展前景。 表面工程技术是表面处理、表面镀层及表面改性的总称。表面工程技术是运用各种物理、化学和机械工艺过程来改变基材表面的形态、化学成分、组织结构或应力状态而使其具有某种特殊性能，从而满足特定的使用要求。 表面技术的应用已十分广泛，可以用于防腐、耐磨、修复、强化、装饰等，也可以是光、电、磁、声、热、化学、生物等方面的应用。表面技术所涉及的基材不仅是金属材料，也包括无机非金属材料、有机高分子材料及复合材料。 表面工程有多种技术方法，包括电镀、电刷度、化学镀、涂装、粘结、热喷涂、热浸镀、化学气相沉积、表面热处理、表面激光改性、等离子注入等。下面主要介绍激光束表面处理技术。 激光因具有单色性、相干性和平行性三大特点，特别适用于材料加工。激光加工是激光应用最有发展前途的领域，国外已开发出20多种激光加工技术。激光的空间控制性和时间控制性很好，对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大，特别适用于自动化加工。激光加工系统与计算机数控技术相结合可构成高效自动化加工设备，已成为企业实行适时生产的关键技术，为优质、高效和低成本的加工生产开辟了广阔的前景。 激光加工是一种重要的高能束流加工方法，具有亮度高、方向性好和单色性好的相干光，因此在理论上可聚焦到尺寸与光的波长相近的小斑点上。焦点处的功率密度可达107-1011W/cm2，温度高达万度以上。激光加工就是利用材料在激光聚焦照射下瞬时急剧熔化和气化， 并产生很强的冲击波，使被熔化的物质爆炸式地喷溅来实现材料的去除。目前，激光加工已受到相当重视，几乎对所有金属材料和非金属材料如钢材、耐热合金、高熔点材料、陶瓷、宝石、玻璃、硬质合金和复合材料都可以加工。 激光加工最早用在孔的加工，能加工直径为0.05-8mm的孔，它还特别适用于切割陶瓷材料和复合材料，具有切缝窄(0.1-0.2mm)，切割厚度大和切割速度高的特点。激光还可以用于同种金属或异种金属之间的焊接，其焊接质量和效率远远高于传统的焊接方法。激光热处理是利用大功率连续激光器对材料表面进行激光扫描，使金属表层产生相变甚至熔化，随后快速冷却使表面硬化，从而提高零件表面的耐磨性和疲劳强度，激光表面处理技术可的寿命和可靠性。迄今为止，激光束仍是发动机零件冷却孔系加工的首选工艺。 2激光加工的优点：不需要工具，适合于自动化连续操作；不受切削力影响，容易保证加工精度；能加工所有材料；加工速度快，效率高，热影响区小；可加工深空和窄缝，直径或宽度可小刀几毫米，深度可达直径或宽度的十倍以上；可透过玻璃对工件加工；工件可不放到真空室中，也不需要对X射线进行防护，装置较为简单；激光束传递方便容易控制。 3激光束加工技术的主要应用 目前已成熟的激光加工技术包括：激光快速成形技术、激光焊接技术、激光打孔技术、激光切割技术、激光打标技术、激光去重平衡技术、激光蚀刻技术、激光微调技术、激光存储技术、激光划线技术、激光清洗技术、激光热处理和表面处理技术。激光打标技术 激光打标技术是激光加工最大的应用领域之一。激光打标是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而留下永久性标记的一种打标方法。激光打标可以打出各种文字、符号和图案等，字符大小可以从毫米到微米量级，这对产品的防伪有特殊的意义。激光打标技术已被广泛的应用于各行各业,为优质,高效,无污染和低成本的现代加工生产开辟了广阔的前景。随着现代激光标刻应用领域的不断扩展,对激光制造的设备系统小型化,高效率和集成化的要求也越来越高,新型高功率光纤激光技术的开发成功,必将对此产生极大的推动激光打孔 采用脉冲激光器可进行打孔,脉冲宽度为0.1～1毫秒,特别适于打微孔和异形孔,孔径约为0.005～1毫米。激光打孔已广泛用于钟表和仪表的宝石轴承、金刚石拉丝模、化纤喷丝头等工件的加工。激光打孔技术具有精度高、通用性强、效率高、成本低和综合技术经济效益显著等优点，已成为现代制造领域的关键技术之一。在激光出现之前，只能用硬度较大的物质在硬度较小的物质上打孔。这样要在硬度最大的金刚石上打孔，就成了极其困难的事。激光出现后，这一类的操作既快又安全。但是，激光钻出的孔是圆锥形的，而不是机械钻孔的圆柱形，这在有些地方是很不方便的。 激光蚀刻技术　在造船、汽车制造等工业中,常使用百瓦至万瓦级的连续CO2激光器对大工件进行切割,既能保证精确的空间曲线形状,又有较高的加工效率。对小工件的切割常用中、小功率固体激光器或CO2激光器。在微