大学材料加工工程《激光焊接原理激光焊接工艺及应用》课件.pptVIP

不改变成分的快速熔凝强化机制 铸铁的激光熔凝组织(1） 铸铁的激光熔凝组织(2） 不改变成分的快速熔凝强化机制 不改变成分的快速熔凝强化机制 铸铁的激光熔凝组织(3） 改变化学成分的激光熔凝处理 激光合金化和激光熔覆 ?强化机制:利用不同合金元素的单独或组合添加，形成按需要设计的各种过饱和固溶体，介稳相和各种金属间化合物，甚至新的相（只有在这种远离平衡状态快速凝固过程中才能形成的相——即偏离了相图的一些相），必然使表层性能发生根本变化。 ?当然，凝固的快速特征也还同时使晶粒细化也有重要作用。 ?从本质上说，激光合金化与激光熔覆时，熔池内发生的物理—化学冶金过程和机制是相同的，其区别只是由于方式的不同造成熔池内的成分可以有很大差别甚至根本差别 。 2.3 激光熔敷改性(Laser cladding) INTRODUCTION Laser cladding is a hardfacing process that uses a high-powered laser beam to melt the coating material and a thin layer of the substrate to form a pore- and crack- free coating 50μm~2 mm thick with low dilution that is perfectly bonded to the substrate. Advantages of Laser cladding Thickness: 50 ?m~2mm decrease friction or to resist corrosion and some forms of intense wear and high surface stress conditions. The thickness of protective layers must be adapted to the deterioration mechanisms . 激光熔覆与类似方法的比较 激光合金化与熔覆工艺方法 侧向送粉法， 同轴送粉法 激光熔覆层的基本性能 激光熔覆层的主要性能 高硬度 高耐磨性 高耐蚀性 抗高温氧化性能 抗蠕变性能 激光熔覆层的性能主要取决于 熔覆材料的特性 激光熔覆工艺参数 基体材料 激光熔覆层的硬度 激光熔覆层的耐磨性 激光熔覆的凝固过程 激光熔覆是一种典型的快速凝固过程 激光熔覆的快速凝固特性 显微组织的细化 用高能量密度(104~106w/cm2)、高重复频率的脉冲激光作用于旋转运动的轧棍表面，同时辅以合适的吹除气体，从而在轧棍表面形成凸凹有序、硬度极高的毛化形貌 激光毛化微结构示意图 激光毛化坑阵列横截面示意图 三、 其他激光加工方法1.激光毛化 激光毛化－技术特点 改善深冲性能 提高涂镀性能和鲜映度 板型的可开发性 强化轧辊的表面强度，提高轧辊使用寿命 无变形 低成本 环保 激光毛化－与电火花毛化比较 形成的凸台、凹坑同时被激光强化（寿命长） 毛化形貌、密度可控、有序 属于无污染文明生产工艺 形成的是尖状毛刺和电蚀坑 毛化、密度无序、不可控 需要30吨绝缘油工作 激光毛化形貌 电火花毛化形貌 激光毛化－应用范围 平整机的工作辊 带钢在各种涂层或涂层工艺之前的表面毛化处理 冷轧机的工作辊 冷连轧机组最后机架的工作辊，或单机架轧机热处理前的板面毛化处理 激光毛化－设备 昆 钢 毛 化 设 备 整 体 图 具有自主知识产权的新型斩光盘 2.激光快速成形－基本概念 与传统制造方法不同，激光快速成形从零件的CAD几何模型出发，通过软件分层离散和数控成型系统，用激光束将材料堆积而形成实体零件或零件原型 由于它把复杂的三维制造转化为一系列二维制造的叠加，因而可以在不用模具和工具的条件下生成几乎任意复杂的零部件，极大地提高了生产效率和制造柔性 2.1激光快速成形－叠层制造法(LOM) b) 由叠层制造法制造 的机轴零件图 叠层制造法原理图 a) 叠层制造工艺原理图 几种低阶模 几种高阶模 横模-高斯模 横模 高斯光束 TEM00—高斯光束,光场按高斯函数分布: I(x,y,0)=I(0,0,0)exp(-2(x2+y2)/a)=I0 exp(-2r2) 中心光强 I(0,0,0)=I0 光斑半径w(z)定义为I(x,y,z)=1/e2I(0,0,0)包含的范围,86.5%总光强。 4.激光设备组成 激光器的基本组成 工作物质：产生激光的物质 激励源：提供能量激励工作物质 谐振腔： 选模，光发大 电源：为激励源提供能量 冷却系统：冷却工作物质、谐振腔等 控制系统：保证系统稳定可靠的工作 196