激光表面处理技术.ppt

激光表面处理技术激光束表面处理技术概念激光表面处理技术产生激光表面处理技术原理激光表面处理技术原理由于激光加热速率极快，相变在很大的过热度下进行，形核率很大。因加热时间短，碳原子的扩散及晶粒的长大受到限制，所以得到的奥氏体晶粒小。冷却速率也比使用任何淬火剂都快，因而易得到隐针或细针马氏体组织。低碳钢可分为两层：外层是完全淬火区，组织是隐针马氏体；内层是不完全淬火区，保留有铁素体。中碳钢可分为四层：外层是白亮的隐针马氏体，硬度HV达800，比一般淬火硬度高出100以上；第二层是隐针马氏体加少量屈氏体，硬度稍低；第三层是隐针马氏体加网状屈氏体，再加少量铁素体；第四层是隐针马氏体和完整的铁素体网。高碳钢也可分为两层：外层是隐针马氏体；内层是隐针马氏体加未溶碳化物。铸铁大致可分为三层：表层是熔化－凝固所得的树枝状结晶，此区随扫描速度的增大而减小；第二层是隐针马氏体加少量残留的石墨及磷共晶组织；第三层是较低温度下形成的马氏体。激光表面处理技术优点激光表面处理技术优点激光表面处理技术优点激光表面处理技术优点美国正在研究用激光淬火处理飞机的重载齿轮，以取代渗碳淬火的化学热处理工艺。----直升飞机辅助动力装置的行星齿轮----飞机主传动装置的传动齿轮用激光硬化的飞机重载齿轮，不需要最后研磨，大大降低了生产成本，提高生产率。----采用激光硬化飞机发动机气缸内壁，比氮化处理快14倍，且所得到的硬化层比经过10～20h氮化处理的硬化层还厚，质量优良，几乎无变形。6.1激光束表面处理技术能量转化激光束表面处理技术分类激光表面淬火(3)由于激光加热速度快,因而热影响区小,淬火应力及变形小。一股认为激光淬火处理几乎不产生变形,而且相变硬化可以使表面产生大于4000MPa的压应力,有助于提高零件的疲劳强度;但厚度小于5mm的零件其变形仍不可忽视。(4)可以对形状复杂的零件和不能用其它常规方法处理的零件进行局部硬化处理,如具有沟槽的零件。(5)激光淬火工艺周期短,生产效率高,工艺过程易实现计算机控制,自功化程度高,可纳入生产流水线。(6)激光淬火靠热量由表及里的传导自冷,无需冷却介质,对环境无污染。激光表面淬火应用美国通用汽车公司自1974年首次将CO2激光器用于激光淬火以来,先后建立了17条激光热处理生产线,每日可处理零件3万件。该公司对易磨损的汽车转向器齿轮内表面用激光处理出五条耐磨带,克服了磨损问题,且基本无变形。我国也在积极进行激光淬火的研究和应用实践,天津渤海无线电厂采用美国820型1.5kW横流CO2激光器对硅钢片模具进行表面淬火,大大提高了耐磨性,使用寿命提高了10倍激光表面熔敷激光表面熔敷特点(3)粉末选择几乎没有任何限制,特别是低熔点金属表面熔敷高熔点合金；(4)能进行选区熔敷,材料消耗少,具有卓越的性能价格比；(5)光束瞄准可以使难以接近的区域熔敷；(6)工艺过程易于实现自动化。激光表面熔敷应用激光表面合金化区域合金化（1）铁基系在某些情况下，钢中加入Cr，Ni，Mo等贵重元素不是为了提高整体强度，而是为了防止环境对表面的损伤，此时采用表面合金化可使成本大大降低。例如，用70%Cr－30%Ni的金属粉末对一般碳钢进行激光表面合金化，表面可获得29%Cr-13%Ni的合金，该合金在1mol/LH2SO4中的极化曲线与18-8不锈钢的极化曲线相似，有几乎一样的钝化能力，即具有相同的耐蚀性。（2）有色金属系在铝合金中加入合金元素的激光表面合金化有大量的研究。例如以Si合金化可达到的硬度是200HV，以Cu合金化可达300HV，以Fe合金化可达300～500HV，（3）金属硅化物激光表面合金化另外一个应用领域是制作硅上面的金属触点。1978年Poate等人用双频激光辐照，把Pt，Pd和Ni膜合金化到Si中，试样表面被熔化并在横向产生非常均匀的合金层，其平均成分可通过改变膜厚和激光功率在一定的范围内变化。用连续波激光加热固体有可能形成单相硅化物。合金化层与及基体间冶金结合激光表面合金化应用清华大学结合沙漠车用F8L413F八缸风冷柴油机研制陶瓷挺柱的科技攻关,在45钢凸轮轴上成功地实现一种激光熔凝和激光合金化复合的表面强化新工艺。采用自行研制的TH22型共晶合金化涂料,在凸轮的桃尖部分进行激光合金化处理,使其硬度达到60~67HRC,合金化层1.3~1.5mm;凸轮的其它部分进行激光快速熔凝处理,获得的硬度55HRC,硬化层深0.1~1.0mm。凸轮强化表面平整均匀,无气孔和裂纹,实现了合理连续的组织与硬度搭配,凸轮轴处理后无需校直。发动机经500h台阶试验和沙漠车上5个月使用考核,表明激光强化的凸轮具有优异的耐磨性和抗疲劳性能。激光冲击硬化激光冲击处理特点激光冲击硬化应用江苏理工大学及南京大学对2024T62铝合金进行激光冲击处理,激光冲击区