激光加工技术与工业应用概况(精品·公开课件).ppt

2000年1月 激光加工技术与工业 应用概况 上海富通激光工程技术研究所 激光加工技术内容 激光打孔 激光打标、雕刻 激光切割 激光焊接 激光表面热处理（表面工程技术） 激光焊接优点 加热、冷却速度快、生产效率高 性能优、焊缝窄、平滑、热影响区小 成品率高 易实现自动焊接 激光表面热处理种类与特点 相变硬化的特点 作用区分相变和热影响与常规高频、火焰加热相比晶粒细化硬度高5%－20%，热影响区小。 变形小、生产效率高、环境清洁、易自控、成品率高、可局部选区硬化。 硬化表面的压应力有利提高表面的疲劳强度。 作用区深度较常规表面处理浅。 相变硬化的工业应用概况 1974年美国首先用在汽车缸套内壁强化。 1978年国产第一台大功率CO2激光器在上海诞生。 1980年第一条激光处理汽车缸套生产线在西安内燃机配件厂建成，处理后的缸套寿命和节省油量均提高1倍，该技术迅速推向全国各地。 1990年激光处理弹性连轴节主簧片在大连机车车辆厂投产，寿命比常规法提高3倍。 1991年由富通公司在新疆“八一”钢厂组建了激光热处理生产线，处理了大型圆锯片、人字齿轮轴、轧钢生产线上的剪机刀片等冶金机械的易损件，并推广到十几个钢铁企业。 2004年由富通公司在江山军工厂组建了大型薄壁齿圈、齿轮激光处理生产线，齿的硬化深度2.8～3mm变形在装配公差以内。 新疆八钢线材车间320轧机联合减速机的高速 人字齿轮轴的齿面， 经激光强化处理后， 使用寿命成倍提高。 大型薄壁齿圈激光强化 2004年富通公司为青岛海尔处理铸塑模具和玻璃钢汽车模具刃口，处理后表面只需抛光处理，其表面性能和质量均满足出口日本的要求。 2007年在上海汽轮机配套厂组建了激光固溶强化大型叶片生产线，固溶强化层深为2.5～3mm，代替镶铅焊。 青岛海尔铸塑模具激光强化 熔凝硬化的特点 大量超细的多种形态的弥散碳化物在急冷过程中析出。 熔凝组织中还存在大量位错和孪晶缺陷。 硬度远高于激光相变硬化。 表面性能和作用深度以及表面粗糙度均可根据工况需求选定工艺参数。 熔凝硬化的工业应用概况 球墨铸铁电饭煲拉延模表面强化处理后，表面光滑不需要再加工使用寿命提高1～3倍。 热轧铸钢和铸铁辊表面强化，一般过钢量均 提高50%～100% 。 烧结板表面强化寿命提高1倍。 扭转导卫表面强化寿命提高1～3倍。 开卷机椎头表面强化寿命提高1倍。 输送辊表面强化寿命提高1～2倍。 上海大众球铁冷冲模刃口强化比常规火焰淬火寿命提高1倍。 用QT600球铁经激光熔凝处理可代替CR12MO冷冲模，寿命提高2～6倍，降低了模具成本，材料费降60%，加工费降20～30%，刀具费降30%，打磨原5天/副，现为2天。 激光熔复特点 熔复层与基体冶金结合或界面扩散结合，不脱落。 稀释率低（10%），熔复层化学成分、厚度、选区熔复、稀释率等均可控。 变形小，变形量可降至装配公差以内。 冷却速度一般都大于104 ℃/s，属快速凝固态易得到细晶或产生平衡态所无法得到的新相，性能比热喷涂、电弧堆焊、电刷镀高出很多。 可在低性能廉价钢铁上制备出高性能的合金钢表面，降低材料成本，节约贵重金属。 熔复层厚度可调范围大，单道送粉一次可熔复0.2～2mm厚度，适合常见易损件的磨损修复。 熔复层表面缺欠少，成品率95% 。 工艺过程容易实现自动化。 激光熔复的工业应用（绿色制造与再制造） 美国在十多年前已将激光熔复技术发展成为激光制造与再制造新兴产业，尤其利用激光再制造技术实现修复或改造废旧老产品发展迅速，如美国现有再制造专业化公司7300个，直接雇员48万人，生产46种再制造生产品，每年 销售额超过530亿美，其中仅汽车零件的再制造就达360亿美元，在动力车供货市场中70～90%是再制造产品，并已成为美国经济中支柱产业之一。 我国目前仅集中在绿色再制造单项技术研究，而我国数十年建设所积累的数万亿元的设备正在经历或面临改造更新，尤其70年代以来引进的大量设备面临到寿命报废的问题，再制造技术不仅能延长改造设备的使用寿命，也能对报废或即将报废的 设备进行高技术改造，整体翻新达到新设备要求。因为再制造是以产品全寿命周期设计和管理为指导，以优点高效、节能、节材、环保为目标，以先进技术的产业化为手段而实现的。 冶金轧辊激光修复：轧辊工作条件恶劣（高温、高负荷、高速）消耗量巨大，我国年产钢1亿吨，年耗辊80万吨，平均辊耗占轧钢成本的5%，一根轧辊数万到百万元的轧辊因疲劳造成剥落、裂纹、龟裂等现象，通常用堆焊方法修复，工艺复杂、 效率低、成本高、成品率低，用激光修复、铸钢和铸铁辊使用效果均优于堆焊法。 大型曲辊激光修复