激光切割是由激光器所發(fā)出的水平激光束經(jīng)45°全反射鏡變?yōu)榇怪毕蛳碌募す馐蠼?jīng)透鏡聚焦,在焦點處聚成一的光斑,光斑照射在材料上時,使材料很快被加熱至汽化溫度,蒸發(fā)形成孔洞,隨著光束對材料的移動,并配合輔助氣體(有二氧化碳氣體,氧氣,氮氣等)吹走熔化的廢渣,使孔洞連續(xù)形成寬度很窄的(如0.1mm左右)切縫,完成對材料的切割。激光束可由平面光學元件(如鏡子)導引,隨后再以反射聚焦元件或鏡片將光束投射在焊縫上。激光淬火現(xiàn)已成功地應用到冶金行業(yè)、機械行業(yè)、石油化工行業(yè)中易損件的表面強化,特別是在提高軋輥、導衛(wèi)、齒輪、剪刃等易損件的使用壽命方面,效果顯著,取得了很大的經(jīng)濟效益與社會效益。近年來在模具、齒輪等零部件表面強化方面也得到越來越廣泛的應用。另一方面把熔融的氧化物和熔化物從反應區(qū)吹出,而切割速度遠遠大于激光汽化切割和熔化切割。激光淬火技術可對各種導軌、大型齒輪、軸頸、汽缸內(nèi)壁、模具、減振器、摩擦輪、軋輥、滾輪零件進行表面強化。適用材料為中、高碳鋼,鑄鐵
激光焊接技術屬于熔融焊接,以激光束為能源,使其沖擊在焊件接頭上以達到焊接目的的技術。由光學震蕩器及放在震蕩器空穴兩端鏡間的介質(zhì)所組成。激光切割處于其焦點處的工件受到高功率密度的激光光斑照射,會產(chǎn)生10000°C以上的局部高溫,使工件瞬間汽化,再配合輔助切割氣體將汽化的金屬吹走,從而將工件切穿成一個很小的孔,隨著數(shù)控機床的移動,無數(shù)個小孔連接起來就成了要切的外形。激發(fā)電子或分子使其在轉換成能量的過程中產(chǎn)生集中且相位相同的光束,Laser來自Light Amplification by Stimulated Emission Radiation的字母所組成。
為了消除或減少激光焊接的缺陷,更好地應用焊接方法,提出了一些用其它熱源與激光進行復合焊接的工藝,主要有激光與電弧、激光與等離子弧、激光與感應熱源復合焊接、雙激光束焊接以及多光束激光焊接等。此外還提出了各種輔助工藝措施,如激光填絲焊(可細分為冷絲焊和熱絲焊)、外加磁場輔助增強激光焊、保護氣控制熔池深度激光焊、激光輔助攪拌摩擦焊等。(1)功率密度。 功率密度是激光加工中關鍵的參數(shù)之一。采用較高的功率密度,在微秒時間范圍內(nèi),表層即可加熱至沸點,產(chǎn)生大量汽化。因此,高功率密度對于材料去除加工,如打孔、切割、雕刻有利。對于較低功率密度,表層溫度達到沸點需要經(jīng)歷數(shù)毫秒,在表層汽化前,底層達到熔點,易形成良好的熔融焊接。因此,在傳導型激光焊接中,功率密度在范圍在10^4~10^6W/CM^2。為了降低激光熔凝處理后零件表面的粗糙度,減少后續(xù)加工量,華中科技大學配制了專門的激光熔凝淬火涂料,可以大幅度降低熔凝層的表面粗糙度。(2)激光脈沖波形。 激光脈沖波形在激光焊接中是一個重要問題,尤其對于薄片焊接更為重要。當高強度激光束射至材料表面,金屬表面將會有60~98%的激光能量反射而損失掉,且反射率隨表面溫度變化。在一個激光脈沖作用期間內(nèi),金屬反射率的變化很大。(3)激光脈沖寬度。 脈寬是脈沖激光焊接的重要參數(shù)之一,它既是區(qū)別于材料去除和材料熔化的重要參數(shù),也是決定加工設備造價及體積的關鍵參數(shù)。(4)離焦量對焊接質(zhì)量的影響