7-2激光加工技术-激光表面改性技术.ppt

,又称激光相变硬化,它利用聚焦后的激光束照射到钢铁材料表面,使其温度迅速升到相变点以上。当激光移开后,由于仍处于低温的内层材料的快速导热作用,使表层快速冷却到马氏体相变点以下,获得淬硬层。
激光淬火技术的原理与应用
-3 为一台柔性激光加工系统的示意图。它通过五维运动的工作头把激光照射到被加工的表面,在计算机控制下直接扫描被加工表面完成激光淬火
图7-3 柔性激光加工系统示意图
3. 。图7-4所示为45钢表面激光淬火区横截面金相组织图
图7-4 钢表面激光淬火区横截面金相组织图
-5所示为该淬火区显微硬度沿深度方向的分布曲线
激光淬火技术的原理与应用
图7-5该淬火区显微硬度沿深度方向的分布曲线图
,激光淬火可分为CO2激光淬火和因素YAG激光淬火。但两者中影响淬硬性能的主要基本相同
1) 材料成分:是通过材料的淬硬性和淬透性来影响激光淬硬层深度与硬度的。一般说来,随着钢中含碳量的增加,淬火后马氏体的含量也增加,激光淬硬层的显微硬度也就越高,如图7-6所示。
图7-6 基材含碳量与激光淬火层显微硬度的关系
激光淬火技术的原理与应用
,激光淬火可分为CO2激光淬火和因素YAG激光淬火。但两者中影响淬硬性能的主要基本相同
2) 激光工艺参数:激光淬火层的宽度主要决定于光斑直径;淬硬层深度由激光功率、光斑直径和扫描速度共同决定;描述激光淬火的另一个重要工艺参数为功率密度,即单位面积注入工件表面的激光功率。为了使材料表面不熔化,激光淬火的功率密度通常低于104W/cm2,一般为1000-6000W/cm2。
3)表面预处理状态:一是表面组织淮备,即通过调质处理等手段使钢铁材料表面具有较细的表面组织,以便保证激光淬火时组织与性能的均匀、稳定。如图7-7为原始组织及扫描速度对激光淬硬层深度的影响;二是表面“黑化”处理,以便提高钢铁表面对激光束的吸收率。
图7-7 原始组织及扫描速度对激光淬硬层深度的影响
激光表面熔凝技术
,以达到表面组织改善的目的。与激光淬火工艺相比,激光熔凝处理的关键是使材料表面经历了一个快速熔化一凝固过程,所获得的熔凝层为铸态组织。工件横截面沿深度方向的组织依次为:熔凝层、相变硬化层、热影响区和基材,如图7-9所示。
图7-9 激光熔凝处理后横截面组织示意图
-10给出了激光熔凝处理后,T10钢表面显微硬度沿深度方向的分布。
图7-10 T10钢激光熔凝层显微硬度沿淬硬层深度的分布
激光熔覆技术
(Laser Cladding)技术亦称激光包覆、激光涂覆、激光熔敷,是一种新的表面改性技术。它通过在基材表