激光加工工艺介绍.ppt

激光表面抛光与织构化 第三十一页，共六十页。 Laser polishing Mechanisms evaporation of surface material flowing or flattening of softening and melting material under the effect of surface tension 第三十二页，共六十页。 Q-switch Nd:YAG laser: Pa=250W, tp=650ns, df=70um, v=35mm/s 第三十三页，共六十页。 德国亚琛夫琅霍费激光所（ILT, Willenborg, E. ） 第三十四页，共六十页。 100?m 微流体器件微通道准分子激光抛光 北京工业大学激光工程研究院 第三十五页，共六十页。 荷叶表面结构 第三十六页，共六十页。 Laser texturing 第三十七页，共六十页。 激光熔池振荡法表面织构化 第三十八页，共六十页。 Laser lithography 第三十九页，共六十页。 第四十页，共六十页。 激光干涉法表面织构化 第四十一页，共六十页。 Particle lens 第四十二页，共六十页。 激光加工工艺简介 第一页，共六十页。 激光表面改性 第二页，共六十页。 激光表面改性 固相加热 熔化 汽化 重熔 合金化 熔覆 非晶化 相变硬化 冲击强化 第三页，共六十页。 几种典型表面改性所需的激光功率密度和作用时间 工艺方法 功率密度(W/cm2) 作用时间(s) 相变硬化 103~104 0.01~1 重熔 104~106 0.01~1 合金化 104~106 0.01~1 熔覆 104~106 0.01~1 非晶化 106~108 10-7~10-6 冲击强化 108~1010 10-7~10-6 第四页，共六十页。 Fe — Fe3C相图 第五页，共六十页。 奥氏体 铁素体 马氏体 贝氏体 珠光体 渗碳体 莱氏体 第六页，共六十页。 钢的连续冷却转变（CCT）图 0.37%C-0.39%Si-0.85%Mn-0.73%Cr-0.26%Mo 第七页，共六十页。 淬火 退火 正火 回火 第八页，共六十页。 激光相变硬化关键技术 1、 激光能量的利用率 表面预处理 ? 粗糙化处理、氧化、涂层… 偏振光 短波长激光：YAG激光、半导体激光 2、 激光能量的均匀化及光斑变换 第九页，共六十页。 第十页，共六十页。 变换前光束强度分布 变换后光束强度分布 积分镜 第十一页，共六十页。 波导匀光器 第十二页，共六十页。 可变形镜 第十三页，共六十页。 透射式棱锥积分镜 透射式棱锥积分镜为等边棱锥，产生正方形光斑。光斑尺寸可由调节透镜位置而发生改变。 第十四页，共六十页。 双光束处理系统 第十五页，共六十页。 激光相变硬化应用举例 吸收率% 入射角? 铁 第十六页，共六十页。 激光相变硬化应用举例 第十七页，共六十页。 激光重熔、合金化、熔覆示意图 重熔层 熔覆层 合金粉未 合金粉未 重熔 熔覆 合金化 合金化层 第十八页，共六十页。 ZL108铝合金激光重熔硬化 第十九页，共六十页。 ZL108合金激光重熔前后的组织 合金的主要化学成份：11.0~13.0%Si, 1.0~2.0%Cu, 0.4~1.0%Mg, 0.3~0.9%Mn，属于共晶成份合金。铸造组织为典型的金属－非金属共晶，显微组织为在Al基体上紊乱地分布着Si的枝晶。采用激光重熔处理后组织比处理前的铸造组织细化了几十倍，显微组织形态也变成了Al-Si共晶包围着?-Al基固溶体树枝晶的亚共晶组织，其中?相所占的体积达40%左右 。 第二十页，共六十页。 时效处理对铝合金激光重熔硬化层的影响 第二十一页，共六十页。 激光重熔应用举例 第二十二页，共六十页。 激光束 加工头 送粉喷嘴 基材 熔覆层 激光束 加工头 熔覆层 基材 预覆层 激光熔覆 第二十三页，共六十页。 熔覆层形貌及稀释率 第二十四页，共六十页。 激光熔覆应用举例 激光局部熔覆 激光大面积熔覆 第二十五页，共六十页。 激光熔覆再制造 磨损损失 激光快速成形（堆积）修复磨损损失部位 第二十六页，共六十页。 激光熔覆再制造应用举例 第二十七页，共六十页。 激光熔覆再制造应用举例 第二十八页，共六十页。 激光熔覆再制造应用举例 第二十九页，共六十页。 Laser shock peening 约束层 吸收层 激光冲击波效应产生塑性变形 增加位错密度 造成残余压应力 第三十页，共六十页。