曲轴激光修复

激光表面热处理技术及其特点

??激光表面淬火是一种利用高能量激光束扫描工件使被扫描的区域表面硬化的技术。其基本原理为用一定能量密度(103～105W/cm2)的激光照射工件，使被照射的表层区域被急速加热至相变点以上，熔点以下的温度，此时工件基体仍处于冷态，加热区与基体之间存在很大的温度梯度，当激光束停止照射时，由于热传导的作用，加热区会急速冷却(106～108℃/s)而发生马氏体转变，使工件表层实现相变硬化。

(1)激光淬火是快速加热、自激冷却，不需要炉膛保温和冷却液淬火，是一种^绿色环保热处理工艺，可以很容易实行对大型模具表面进行均匀淬火。

(2)由于激光加热速度快，热影响区小，又是表面扫描加热淬火，即瞬间局部加热淬火，所以被处理的模具变形很小。

(3)由于激光束发散角很小，具有很好的指向性，能够通过导光系统对模具表面进行^的局部淬火。

(4)激光表面淬火的硬化层深度一般为0.3～0.7mm。

当今国内外对激光熔覆的研究大致从以下几个角度出发：一是激光熔覆的机理研究；二是激光熔覆工艺及其***性能的研究；三是激光熔覆的应用研究。现对激光熔覆的各方面研究发展状况作以介绍，并指出其存在的主要问题及其今后的发展方向。

激光熔覆的应用研究

激光熔覆技术是一种经济效益很高的新技术，它可以在廉价金属基材上制备出性能好的合金表面而不影响基体的性质，降低成本，节约贵重稀有金属材料。因此，世界上各工业******对激光熔覆技术的研究及应用都非常重视。

应用于激光熔覆的激光器主要有CO2激光器和固体激光器（主要包括激光器、光纤激光器和二极管激光器，老式灯泵浦激光器由于光电转化效率低、维护繁琐等问题已逐渐淡出市场）。对于连续CO2激光熔覆，国内外学者已做了大量研究。高功率固体激光器的研制发展迅速，主要用于有色合金表面改性。据文献报道，采用CO2激光进行铝合金激光熔覆，铝合金基体在CO2激光辐照条件下容易变形，甚至塌陷。固体激光器，特别是激光器输出波长为1.06μm，较CO2激光波长小1个数量级，因而更适合此类金属的激光熔覆。

激光熔覆是一种增材制造工艺，利用激光将性能涂层冶金结合到产品的基础材料上。该工艺使用激光创建基础材料的浅熔池。将涂层材料以粉末或线的形式引入该熔池中。来自激光器的能量随后熔化涂层材料的粘合材料，从而在涂层和基底材料之间形成真正的冶金结合。相同的技术可用于制造具有高度设计灵活性的3D部件，因为涂层仅沉积在彼此的顶部，从而形成一层一层固体部分。