激光加工是20世纪60年代初期蓬勃发展的一项新技术,普遍应用于农业机械、工程机械、粮油机械、特种汽车、锯片及造船等行业。闻名在机械行业的发展速度最慢,而在机械制造业中的普遍用于又更进一步推展了激光加工技术的产业化。 20世纪70年代,美国展开了两大研究:一是福特汽车公司展开的车身钢板的激光焊;二是通用汽车公司展开的动力改向变速箱内表面的激光淬火。
这两项研究推展了之后的机械制造业中的激光加工技术的发展。到80年代后期,激光加工的应用于实例有所增加,其中快速增长最很快的是激光切割成、激光焊和激光淬火。这3项技术目前早已发展成熟期,应用于也很普遍。
进进21世纪初始,激光技术国家重点实验室和激光加工国家研究中心首度在武汉法利莱切割成系统工程有限公司重新组建了激光产业科研组,并指定重点研究项目,犹利莱公司作为生产和研究基地。自此,大功率激光加工技术才以求在我国机械产业领域落地生根。 激光加工技术之所以获得如此普遍的应用于,是由于它与传统加工技术比起具备很多优点:一所谓认识加工,没机械力;二是可以加工高硬度、低熔点、极脆的无以加工材料;三是加工精度高,热变形较小,加工质量低;四是与现代数控机床结合,使激光加工具备加工精度高、可控性好、程序非常简单、省料及污染较少等特点。
下面,综合先容在机械产业中应用于较为普遍的几种激光加工技术。 1.激光切割成 激光切割成是利用经探讨的高功率密度光束太阳光工件,材料吸取激光能,温度急遽增高,工件表面开始熔融或气化,并吹进活性气体助燃。
随着激光束与工件的相对运动,在工件上构成切缝。激光太阳光工件表面时,一部分光被吸取,另一部分光被工件光线。吸取部分转化成为热能,使工件表面温度急遽增高,材料熔融、气化,产生黑洞效应,使材料吸收率变革,很快冷却切割成区材料。
此时刮起氧可以助燃,并获取大量热能,使切割成速度变革;还可刮起回头熔渣,维护和加热镜头。 激光切割成有很多特点:激光可切割成特硬、特脆和特软材料;切缝宽度较宽;切割成表面光洁;切割成表面热影响层深,表面形变小;切割成速度快,热影响区小;合适加工板材。 在产业机械生产生产中,激光技术国家重点实验室和武汉法利莱牵头研制的WALC4020宽幅面数控激光切割机,除了可以超过上述拒绝及切割成幅面长的特点外,还具备以下技术创新点:悬臂凌空横梁、直线电动机驱动、SIEMENS840D控制器、专有光束质量调整系统、击穿检测、自动探讨、纸带切割成双流量控制系统以及横向升降式互相交换工作台结构等。这些技术创新使WALC4020激光切割机的技术性能多达其他同类产品,超过国际先进设备水平。
2.激光焊 激光焊是一种高速度、非认识、变形小的生产加工方法,非常适合大量而倒数的加工过程。法利莱大功率激光科研基地生产的专用激光焊接机,或融合焊、切割成于一体的激光加工设备,能成倍变革焊质量。其焊连接器强度低,可以超过与母材等强度,设备性能平稳、重复性好、可靠性低,焊连接器无脱断,并且在国内首度研发出有汽车排气管、传动部件和生产工件的激光焊成套设备,能成倍提高生产效率和使用寿命,经济效益十分显著。 3.激光硬化 激光硬化就是激光淬火,是用高能激光束较慢扫瞄气缸孔表面,在表面极薄一层的小区域内(光斑大小)较慢吸取能量而使温度急遽下降。
由于金属基体优良的热传导、导热性,表面热量很快传遍气缸基体的其他部分,从而在很短的瞬间已完成自冷淬火,构建气缸孔表面的热力学硬化。 激光表面硬化与常规的硬化工艺比起,其发展历史很短,但从已获得的效果来看,激光硬化处理工艺是一种具备很多特点的表面硬化处置新工艺。
其主要特点有: (1)材料表面的高速冷却和高速自冷。 (2)激光硬化处置后的工件表面硬度低,比常规淬火要低5%~20%,可取得极细的硬化层的组织。 (3)由于激光冷却速度快,因而热影响区小,淬火形变及变形小。
(4)可以对外形简单的零件和无法用于其他常规方法处置的零件展开局部硬化处置。同时,也可以根据必须在同一零件的有所不同部位展开有所不同的激光硬化处置。
(5)激光硬化工艺周期短,生产效率高,工艺过程不易构建计算机控制,自动化程度低,可纳入生产流水线。 (6)激光硬化靠热量由表及里的传导自冷,需要加热介质,对环境无污染。
由热处理理论由此可知,材料热处理后的硬度与温度的变化速率有密切关系。变化速率越大,硬度越高,耐磨性就越好。激光淬火后,在工件表面可获得晶体细化、的组织颗粒的马氏体和莱氏体,表层石墨消失,碳化物含量减少,致密度变革,在次表层产生瓦解奥氏体。
对铸铁材料来说,工件表面硬度大幅变革后,硬度可从原本的180~250HV变革到1000HV左右,耐磨性变革3~4倍以上,而且工件表面的抗疲乏性能和抗腐蚀性能也取得显著变革。 随着大功率激光器的研制成功,激光加工技术在机械产业获得很快发展和广泛应用,大功率激光切割成焊技术终将为民族产业起着很好的助推起到!。
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