光束撞击金属工件 , 立即将工件蒸发成薄层等离子体状态 , 并对工件施加冲击波压力 。 有时会在工件上附着一层薄薄的不透明涂层材料来代替金属蒸发 。 为了提高压力 , 使用其他透明涂层材料或惯性干涉层来捕获等离子体(通常是水) 。
等离子体产生冲击波效应 , 在冲击点重塑工件表面的微观结构 , 进而产生金属膨胀和压缩的连锁反应 。 这种反应产生的深层压应力可以延长部件的使用寿命 。
05激光合金化
激光合金化是一种新型的表面改性技术 , 可根据航空材料的不同服役条件 , 利用高能量密度激光束加热快、凝结速度快等特点 , 在结构件表面制备非晶-纳米晶增强金属陶瓷复合涂层 , 从而达到航空材料表面改性的目的 。 与激光合金化技术相比 , 激光熔覆技术具有基材对熔池的稀释率小、热影响区小、工件受热变形小、激光熔覆处理后工件废品率小等特点 。 激光熔覆能显著改善材料表面性能 , 修复磨损材料 , 具有高效、高速、环保无污染、处理工件性能好等特点 。
06激光熔覆
激光熔覆技术也是代表表面工程发展方向和水平的新型表面改性技术之一 。 激光熔覆技术因其无污染且制备的涂层与基体之间为冶金结合 , 已成为钛合金表面改性的研究热点 。 激光熔覆陶瓷涂层或陶瓷颗粒增强复合涂层是提高钛合金表面结合力的有效途径 。 根据实际工作条件 , 选择合适的材料体系 , 采用激光熔覆技术 , 可以达到最佳的工艺要求 。 激光熔覆技术可以修复各种失效零件 , 如航空发动机叶片 。
激光表面合金化与激光表面熔覆的区别在于 , 激光表面合金化是将添加的合金元素与液态的基体表层充分混合 , 形成合金层 。 而激光表面熔覆是将所有的预涂层熔化 , 将基材表层稍微熔化 , 使熔覆层与基材形成冶金结合 , 保持熔覆层成分基本不变 。 激光合金化和激光熔覆技术主要用于提高钛合金的表面耐磨性、耐腐蚀性和抗分级性 。
目前 , 激光熔覆技术已广泛应用于金属表面的修复和改性 。 然而 , 传统的激光熔覆虽然具有加工灵活、异形修复、自定义添加等优点和特点 。, 其工作效率较低 , 在一些生产领域仍不能满足大规模、快速生产加工的要求 。 为了满足高速大批量生产的需求 , 提高熔覆效率 , 高速激光熔覆技术应运而生 。
高速激光熔覆技术可实现致密无缺陷的熔覆层 , 表面质量致密 , 与基材呈冶金结合 , 无开放性缺陷 , 表面光滑平整 。 不仅可以在回转体上加工 , 也可以在平面和复杂曲面上加工 。 通过不断的技术优化 , 该技术可广泛应用于煤炭、冶金、海洋平台、造纸、家电、汽车、船舶、石油、航空航天等行业 , 成为可替代传统电镀技术的绿色再制造工艺 。
07激光雕刻
激光雕刻是一种基于数控技术的激光加工工艺 , 将高能激光束投射到材料表面 , 利用激光的热效应在材料表面产生清晰的图案 。 被加工材料在激光雕刻的照射下熔化气化的物理变性 , 可以使激光雕刻达到加工目的 。 激光雕刻是利用激光在物体上雕刻字符 。 用这种技术雕刻出来的文字没有刻痕 , 物体表面光滑平整 , 不会磨损文字 。 其特点和优点包括:安全可靠;细致 , 精度可达0.02mm;节约环保和加工材料;根据输出图案高速、高速雕刻;成本低 , 加工数量不受限制等 。
08激光3D打印
该工艺采用激光熔覆技术 , 用激光照射喷嘴输送的粉末流 , 直接熔化单质或合金粉末 。 激光束离开后 , 合金液快速凝固 , 实现合金的快速成型 。 目前已广泛应用于工业建模、机械制造、航空航天、军事、建筑、影视、家电、轻工、医学、考古、文化艺术、雕塑、珠宝等领域 。
09激光表面处理和再制造的典型工业应用
目前 , 激光表面处理和增材制造技术、工艺和设备广泛应用于冶金、矿山机械、模具、石油电力、五金工具、轨道交通、航空航天、机械等行业 。
10激光电镀技术的应用
激光电镀是一种新型高能束流电镀技术 , 对微电子器件和大规模集成电路的生产和修复具有重要意义 。 目前 , 虽然激光电镀、激光烧蚀、等离子激光沉积和激光喷涂的原理还在研究中 , 但其技术已经在实践中 。 当连续激光或脉冲激光照射在电镀槽中的阴极表面上时 , 可以大大提高金属的沉积速率 , 并且可以通过计算机控制激光束的轨迹来获得所需的具有复杂几何形状的未屏蔽涂层 。
激光电镀在实践中的应用主要基于以下两个特征: