米兰体育官方网站首页入口-激光清洗之外的激光表麵處理技術
長期以來，激光技術以焊接、切割和打標的廣泛使用為(wei) 人們(men) 所知，這兩(liang) 年隨著激光清洗的逐漸普及，激光表麵處理的概念才越來越多地成為(wei) 人們(men) 關(guan) 注的焦點，出現在人們(men) 的腦海中。激光以非接觸方式加工，高柔性、高速無噪聲、熱影響區小無損基材，無耗材且環保低碳。
激光表麵處理除了激光清洗之外，其實還有非常多的應用類別，例如激光拋光、激光熔覆、激光淬火等等。這些方法被用在改變材料表麵的特定物理化學性能上，比如使表麵加工成具有疏水性的功能，或者用激光脈衝(chong) 產(chan) 生直徑約為(wei) 10微米，深度僅(jin) 為(wei) 幾微米小凹陷，以此來增加粗糙度、增強表麵附著力等等。
一.激光淬火（激光硬化）
激光淬火是加工高應力複雜部件的解決(jue) 方案之一，可以令凸輪軸和折彎工具等磨損較高的零部件承受更高的應力，延長壽命。
它的原理是通過將含碳工件的表皮被加熱到略低於(yu) 熔化溫度（900 -1400°C，40%的輻照功率被吸收），使金屬晶格中的碳原子重新排列（奧氏體(ti) 化），而後激光束沿進給方向穩定加熱表麵，隨著激光束的移動周圍的材料快速冷卻，金屬晶格無法恢複其原始形式，從(cong) 而產(chan) 生馬氏體(ti) ，使硬度顯著增加。
激光硬化達成的碳鋼外層硬化深度通常為(wei) 0.1-1.5mm，在某些材料上可以做到2.5mm或更大。相較於(yu) 傳(chuan) 統的淬火方式它的優(you) 點在於(yu) ：1. 目標熱輸入僅(jin) 限於(yu) 局部區域，因此在加工過程中幾乎沒有組件翹曲。返工成本減少，甚至可完全消除；2. 在複雜的幾何型麵和精密的部件也能硬化，可以實現傳(chuan) 統淬火方法無法淬火的局部受限的功能表麵精確硬化；3. 無失真。傳(chuan) 統的硬化過程中由於(yu) 更高的能量輸入和淬火而產(chan) 生變形，但在激光硬化過程中，由於(yu) 激光技術和溫度控製，可以精確控製熱量輸入。組件幾乎保持其原始狀態；4. 可以“即時”快速更改部件的硬度幾何形狀。這意味著無需轉換光學器件/整個(ge) 係統。
二.激光毛化
激光毛化是金屬材料表麵改性的工藝手段之一。在結構化過程中，激光在層或基材中創建規則排列的幾何形狀，以便有針對性地改變技術特性並開發新功能。作用過程大致是使用激光輻射（通常是短脈衝(chong) 激光）以可重複的方式在表麵上生成規則排列的幾何形狀。激光束以受控方式熔化材料，並通過適當的工藝管理固化成確定的結構。例如疏水性表麵結構可以讓水從(cong) 表麵流掉。用超短脈衝(chong) 激光器在表麵創造亞(ya) 微米結構就可以實現這個(ge) 特性，並可以通過改變激光參數對所要創造的結構進行精確控製。相反的效果，例如親(qin) 水性表麵，同樣可以實現；
米兰体育官方网站首页入口通過相關(guan) 工藝提高表麵粗糙度
汽車麵板要塗漆，必須讓薄板表麵均勻分布“微坑”以增強漆料的附著力，用每秒數千至上萬(wan) 次的脈衝(chong) 激光束聚焦後入射到軋輥表麵，在聚焦點處軋輥表麵形成微小溶池，同時對微小溶池側(ce) 吹，讓溶池中的溶融物按指定要求盡量堆積到溶池邊緣形成圓弧形凸台，這些小凸台和微坑既可提升材料表麵的粗糙度增加漆料的附著力，又可以提高材料的表麵硬度，延長使用壽命。某些特性是由激光結構產(chan) 生的，如一些金屬材料的摩擦特性或導電導熱性。此外，激光結構化也增加了工件的粘合強度和使用壽命。
相較傳(chuan) 統方式，表麵激光結構化更加環保，不需要額外的噴砂劑或化學物質；可重複且精確，激光實現了精確到微米的受控結構，並且非常容易複製；低維護，與(yu) 快速磨損的機械工具相比，激光是非接觸式的，因此絕對無磨損；無需後處理，激光加工的部件上不會(hui) 留下熔體(ti) 或其他加工殘留物。
三.激光炫彩表麵處理
激光回火常用在激光炫彩表麵處理上，又稱做激光彩色打標。工藝原理是激光加熱材料時，將金屬局部加熱到略低於(yu) 其熔點，在適當的工藝參數下，此時柵極的結構會(hui) 發生變化；在工件表麵會(hui) 形成氧化層，這層薄膜在光的照射下，入射光幹涉使各種回火色在這時出現，表麵生成的這一層幻彩的打標層，隨著不用的觀察角度而變化，標記的圖案也會(hui) 變幻出各種不同的顏色。
這些顏色在高達約 200 °C 時保持溫度穩定。溫度更高時，柵極會(hui) 恢複其初始狀態—打標消失。表麵質量將完整保留。在防偽(wei) 的應用上具有高度的安全性和可追溯性。近年來已成熟運用於(yu) 醫療技術領域，除了通過超短脈衝(chong) 激光器進行全新的黑色打標外，還非常適合進行產(chan) 品標識，從(cong) 而根據 UDI 指令實現唯一可追溯性。
四.激光熔覆
是一種適合金屬和金屬陶瓷混合材料的增材製造工藝。借此可以打造或修改 3D 幾何形狀。使用該生產(chan) 方法，激光也可以進行修複或鍍膜。因此在航空航天領域，增材製造被用於(yu) 修複渦輪葉片。在工具和模具製造領域，可以修複破裂或磨損的邊緣和造形功能表麵，或者甚至是在局部加裝裝甲。為(wei) 了防止磨損和腐蝕，在能源技術或石油化學領域，為(wei) 軸承位置、滾子或液壓部件鍍膜。而且在汽車製造領域也使用增材製造。在此對大量部件進行改良。
在常規的激光金屬熔覆中，激光束先局部加熱工件，然後形成熔池。然後從(cong) 激光加工頭的噴嘴將精細金屬粉直接噴入熔池。在高速激光金屬熔覆過程中，粉末顆粒在基底表麵上方就已經幾乎加熱到了熔化溫度。因此，熔化粉末顆粒隻需要較少的時間。效果：明顯提升流程速度。由於(yu) 熱效應更小，通過高速激光金屬熔覆也可以為(wei) 對熱非常敏感的材料，如鋁合金和鑄鐵合金，進行塗層。通過 HS-LMD 工藝可以在旋轉對稱表麵上形成很高的表麵速率，最高達 1500 cm²/min。同時實現高達每分鍾數百米的進給速度。通過激光粉末激光金屬熔覆快速、輕鬆地修複昂貴的部件或模具。大大小小的損傷(shang) 都可以迅速修複，且幾乎無痕。也可以更改設計。從(cong) 而節省時間、能源和材料。尤其是針對昂貴的金屬，如鎳或鈦，相當值得。典型的應用示例有渦輪葉片、各種活塞、閥門、軸或模具。
五.激光熱處理
數千個(ge) 微型激光器（VCSEL）被安裝在了單塊芯片上。每個(ge) 發射器上均裝有 56 塊這樣的芯片，而 一個(ge) 模塊則由若幹個(ge) 發射器構成。矩形輻射區可包含數百萬(wan) 個(ge) 微型激光器並且可輸出數千瓦的紅外激光功率。VCSEL 通過大麵積的定向矩形光束橫截麵可生成輻射強度為(wei) 100 W/cm² 的近紅外光束。原則上，這種技術適用於(yu) 所有對表麵和溫度控製精準性要求極其嚴(yan) 苛的工業(ye) 流程。
激光熱處理模塊尤為(wei) 適合精度要求嚴(yan) 苛且靈活的大麵積加熱應用場景。相較於(yu) 傳(chuan) 統的加熱方法，這種新型加熱工藝擁有更高的靈活性、精度和成本節約性。
該技術可用於(yu) 密封袋式電池片，防止鋁箔起皺，從(cong) 而延長電池的使用壽命。也可用於(yu) 烘幹電池鋁箔、對太陽能電池板進行光浸潤、對特定材料（例如鋼和矽晶圓）的待加熱區域進行精準處理等等應用中。
六.激光拋光
激光拋光技術的機理是表麵窄熔和表麵過熔，依靠的是表麵的重熔和激光重熔層的再凝固。當金屬表麵被足夠高能量的激光所照射時，其表麵經受一定程度的重熔，再分布和通過表麵拉應力和重力的作用下，在凝固之前實現了光滑表麵。熔化層的整個(ge) 厚度小於(yu) 波穀到波峰的高度，從(cong) 而讓整個(ge) 熔化的金屬填充到附近的波穀中，這一填充的驅動力是通過毛細效應來實現的，而較厚的熔化層則會(hui) 促使液體(ti) 金屬從(cong) 熔池中心向外流動，驅動力是熱毛細效應或馬可尼效應，從(cong) 而讓其重新分布。
應用案例如輕型大型望遠鏡光學部件（尤其是大尺寸和複雜形狀反射鏡）的材料碳化矽陶瓷。RB-SiC作為(wei) 一種典型的高硬度、複相材料，表麵精密拋光技術困難，效率較低。通過飛秒激光對預塗有Si粉的RB-SiC表麵進行改性，僅(jin) 經過4.5小時的拋光，即可得到表麵粗糙度Sq 為(wei) 4.45 nm的光學表麵，與(yu) 直接研磨拋光相比，拋光效率提高了3倍以上。激光拋光還廣泛應用在模具、凸輪及渦輪葉片的拋光方麵。
七.激光拋丸（激光衝擊強化）
激光衝(chong) 擊強化也稱做激光噴丸，是將高能量密度、高聚焦、短脈衝(chong) 激光（λ=1053nm）輻照金屬零件表麵，表層金屬（或吸收層）在高功率密度激光的作用下瞬間形成等離子體(ti) 爆炸，爆炸衝(chong) 擊波在約束層的束縛下向金屬零件內(nei) 部傳(chuan) 遞，使表層晶粒產(chan) 生壓縮塑性變形，在零件表層較厚範圍內(nei) 獲得殘餘(yu) 壓應力、晶粒細化等表麵強化效果。對比傳(chuan) 統的機械拋丸具有以下優(you) 勢
1.定向性強：激光以可控的角度作用於(yu) 金屬表麵，能量轉換效率高，而機械彈丸撞擊角度隨機；
2.作用力大：激光噴丸等離子體(ti) 爆破產(chan) 生的瞬間壓強高達數GPa；功率密度大：激光衝(chong) 擊峰值功率密度達到幾到幾十GW/cm2；3.表麵完整性好：激光衝(chong) 擊對表麵幾乎無濺射效應，而機械噴丸後，表麵形貌受損產(chan) 生應力集中。激光衝(chong) 擊後的最大壓應力值更優(you) ，表麵殘餘(yu) 壓應力提高約40%~50%，對工件的耐疲勞壽命、抗高溫和彎曲成型等相關(guan) 指標數值上都有顯著提升。目前已應用在飛機表麵處理、航空發動機表麵處理等領域。
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