一前言

激光技術(shù)是本世紀(jì)60年代初誕生，而且發(fā)展極為迅速的一門(mén)高新技術(shù)。它的發(fā)展與滲透，帶動(dòng)了其他學(xué)科和技術(shù)的發(fā)展，激光技術(shù)已成為本世紀(jì)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的主要支柱之一。

激光加工技術(shù)是激光技術(shù)在工業(yè)中的主要應(yīng)用，激光加工技術(shù)加速了對(duì)傳統(tǒng)加工工業(yè)的改造，提供了現(xiàn)代工業(yè)加工技術(shù)的新手段，影響很大。激光加工是指用高功率激光束對(duì)工業(yè)用零部件進(jìn)行切割、熱處理、焊接、打孔等等，與傳統(tǒng)加工方法相比，激光加工的特點(diǎn)是：激光束能量高度集中，加工區(qū)域小，因而熱變形小，加工質(zhì)量高、精度高，加工件不受尺寸、形狀限制，不需冷卻介質(zhì)，而且無(wú)污染，噪聲小，勞動(dòng)強(qiáng)度低，效率高。激光加工技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化正在我國(guó)興起。

激光表面處理技術(shù)是近二十年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新興材料表面處理技術(shù)，尤其是進(jìn)入八十年代已來(lái)，大功率工業(yè)激光器和輔助設(shè)備的制造技術(shù)日益提高，各種激光表面處理技術(shù)日益成熟，使得激光表面處理技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用和深入研究異常活躍，在歐美和日本，大功率激光器商業(yè)化程度很高，發(fā)展非常迅速，是工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家非常矚目的一項(xiàng)新技術(shù)。

二激光熱處理技術(shù)的特點(diǎn)

激光熱處理是利用高功率密度的激光束對(duì)金屬進(jìn)行表面處理的方法，它可以對(duì)金屬實(shí)現(xiàn)相變硬化（或稱作表面淬火、表面非晶化、表面重熔粹火）、表面合金化等表面改性處理，產(chǎn)生用其大表面淬火達(dá)不到的表面成分、組織、性能的改變。經(jīng)激光處理后，鑄鐵表面硬度可以達(dá)到HRC60度以上，中碳及高碳的碳鋼，表面硬度可達(dá)HRC70度以上,從而提高起抗磨性,抗疲勞,耐腐蝕,抗氧化等性能,延長(zhǎng)其使用壽命.激光熱處理技術(shù)與其它熱處理如高頻淬火,滲碳,滲氮等傳統(tǒng)工藝相比,具有以下特點(diǎn):

1.無(wú)需使用外加材料,僅改變被處理材料表面的組織結(jié)構(gòu).處理后的改性層具有足夠的厚度,可根據(jù)需要調(diào)整深淺一般可達(dá)0.1-0.8mm.

2.處理層和基體結(jié)合強(qiáng)度高.激光表面處理的改性層和基體材料之間是致密的冶金結(jié)合,而且處理層表面是致密的冶金組織,具有較高的硬度和耐磨性.

3.被處理件變形極小，由于激光功率密度高，與零件的作用時(shí)間很短（10-2-10秒），故零件的熱變形區(qū)和整體變化都很小。故適合于高精度零件處理，作為材料和零件的最后處理工序。

4．加工柔性好，適用面廣。利用靈活的導(dǎo)光系統(tǒng)可隨意將激光導(dǎo)向處理部分，從而可方便地處理深孔、內(nèi)孔、盲孔和凹槽等，可進(jìn)行選擇性的局部處理。

三激光熱處理在工業(yè)上的應(yīng)用及發(fā)展

由于激光熱處理有相當(dāng)明顯的優(yōu)點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)金屬熱處理不能解決或不容易解決的技術(shù)難題，在國(guó)內(nèi)外受到高度重視，激光熱處理得到迅速的發(fā)展。大功率CO2激光器從70年代起發(fā)展很快，先進(jìn)的工業(yè)國(guó)家大功率CO2激光器已產(chǎn)品化、系列化。我國(guó)從“七五”以后相繼研制成功了千瓦級(jí)萬(wàn)瓦級(jí)大功率CO2多模激光器。隨著大功率激光器的發(fā)展，用激光就可以實(shí)現(xiàn)各種形式的表面處理。它是引起材料組織結(jié)構(gòu)變化的冶金過(guò)程，其加熱時(shí)間在10-3s~10-7s的范圍內(nèi)，功率密度為每平方毫米大于0.1kw。它的應(yīng)用極為廣泛，幾乎一切金屬表面熱處理都可以應(yīng)用。目前應(yīng)用比較多的有汽車、冶金、石油、重型機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械等存在嚴(yán)重磨損的機(jī)器行業(yè)，以及航天、航空等高技術(shù)產(chǎn)品。

激光熱處理在汽車行業(yè)應(yīng)用極為廣泛，在許多汽車關(guān)鍵件上，如：缸體、缸套、曲軸、凸輪軸、派啟發(fā)、閥座、搖臂、鋁活塞環(huán)槽等幾乎都可以采用激光熱處理。例如：美國(guó)通用汽車公司用十幾臺(tái)千瓦級(jí)CO2激光器，對(duì)換向器殼內(nèi)壁局部硬化，日產(chǎn)3萬(wàn)套，提高工效四倍。我國(guó)采用大功率CO2激光器對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行缸孔強(qiáng)化處理，可延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)大修里程到15萬(wàn)公里以上，一臺(tái)汽缸等于三臺(tái)不經(jīng)處理的汽缸。

激光熱處理在大型機(jī)車制造業(yè)已被采用，大大提高了機(jī)車壽命，主要是機(jī)車大型曲軸的激光熱處理和機(jī)車柴油機(jī)缸套和機(jī)車主簧片的激光熱處理。它們的模具制造工藝復(fù)雜，精度要求高，形狀各異，應(yīng)用廣泛，但往往因模具的壽命短而加大了成本，返修也很困難。用激光對(duì)模具表面進(jìn)行熱處理，已逐漸被認(rèn)識(shí)和被采用，可成倍的提高模具的壽命，又不受形狀和尺寸的限制。激光熱處理過(guò)的曲軸由于激光熱處理越來(lái)越顯示其優(yōu)越性，各種大功率CO2激光熱處理不斷問(wèn)世。有些大型企業(yè)不惜代價(jià)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)設(shè)備，如大連機(jī)車車輛廠引進(jìn)德國(guó)6000WCO2激光器由于大型曲軸熱處理生產(chǎn)線等。與此同時(shí)，國(guó)產(chǎn)大功率CO2激光熱處理設(shè)備銷售每年也成倍增長(zhǎng)，激光熱處理生產(chǎn)線在各地相繼發(fā)展起來(lái)。目前比較成功的例子有大連機(jī)車車輛廠由于機(jī)車曲軸、缸套、立簧片的激光熱處理生產(chǎn)線；西安內(nèi)燃機(jī)廠柴油機(jī)缸套激光熱處理生產(chǎn)線；北京內(nèi)燃機(jī)及首都汽車公司的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸套激光熱處理生產(chǎn)線；長(zhǎng)春第一汽車制造廠激光熱處理生產(chǎn)線。同時(shí)全國(guó)各地建立了不同規(guī)模的激光加工中心