激光焊接可将入热量降到的需要量,热影响区金相变化范围小。不需使用电极,没有电极污染或受损的顾虑。激光淬火是利用激光将材料表面加热到相变点以上,随着材料自身冷却,奥氏体转变为马氏体,从而使材料表面硬化的淬火技术。且因不属于接触式焊接制程,机具的耗损及变形皆可降。激光束易于聚焦、对准及受光学仪器所导引,可放置在离工件适当之距离,且可在工件周围的机具或障碍间再导引,其他焊接法则因受到上述的空间限制而
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激光焊接可将入热量降到的需要量,热影响区金相变化范围小。不需使用电极,没有电极污染或受损的顾虑。激光淬火是利用激光将材料表面加热到相变点以上,随着材料自身冷却,奥氏体转变为马氏体,从而使材料表面硬化的淬火技术。且因不属于接触式焊接制程,机具的耗损及变形皆可降。激光束易于聚焦、对准及受光学仪器所导引,可放置在离工件适当之距离,且可在工件周围的机具或障碍间再导引,其他焊接法则因受到上述的空间限制而无法发挥。其次,工件可放置在封闭的空间(经抽真空或内部气体环境在控制下)。激光束可聚焦的区域,可焊接小型且间隔相近的部件,可焊材质种类范围大,亦可相互接合各种异质材料。另外,易于以自动化进行高速焊接,亦可以数位或电脑控制。焊接薄材或细径线材时,不会像电弧焊接般易有回熔的困扰。
焊接时通常采用聚焦方式会聚激光,一般选用63~254mm(2.5”~10”)焦距的透镜。⑸切割材料的种类多等离子切割比较,激光切割材料的种类多,包括金属、非金属、金属基和非金属基复合材料、皮革、木材及纤维等。聚焦光斑大小与焦距成正比,焦距越短,光斑越小。但焦距长短也影响焦深,即焦深随着焦距同步增加,所以短焦距可提高功率密度,但因焦深小,必须保持透镜与工件的间距,且熔深也不大。由于受焊接过程中产生的飞溅物和激光模式的影响,实际焊接使用的焦深多为焦距126mm(5”)。当接缝较大或需要通过加大光斑尺寸来增加焊缝时,可选择254mm(10”)焦距的透镜,在此情况下,为了达到深熔小孔效应,需要更高的激光输出功率(功率密度)。
当激光功率超过2kW时,特别是对于10.6μm的CO2激光束,由于采用特殊光学材料构成光学系统,为了避免聚焦透镜遭光学破坏的危险,经常选用反射聚焦方法,一般采用抛光铜镜作反射镜。由于能有效冷却,它常被推荐用于高功率激光束聚焦
对不同的材料进行激光焊接时,激光束位置控制着焊缝的终质量,特别是对接接头的情况比搭接结头的情况对此更为敏感。进行激光熔凝处理的冶金行业各种材料的轧辊、导卫等工件,其表面粗糙度已经接近激光淬火的水平。例如,当淬火钢齿轮焊接到低碳钢鼓轮,正确控制激光束位置将有利于产生主要有低碳组分组成的焊缝,这种焊缝具有较好的抗裂性。有些应用场合,被焊接工件的几何形状需要激光束偏转一个角度,当光束轴线与接头平面间偏转角度在100度以内时,工件对激光能量的吸收不会受到影响

数控机床镶钢导轨的激光淬火技术应用
(1)预备热处理
导轨经锻造后,进行常规的正火及调质处理,以细化晶粒,改善组织结构,降低内应力,并为后续激光淬火做好组织准备。
(2)激光淬火设备及工艺参数
采用国产31.5kW二氧化碳激光器及激光加工机床,激光输出功率P=900W,光斑直径为4mm,离焦量d=240mm,扫描速度v=10m/s。
经上述工艺处理后的导轨,淬火区淬硬层深度为0.58mm,硬化带宽为4.47mm,硬化层组织为细针状马氏体+部分残留奥氏体,表面硬度为724~797HV0.1,相当于61~64HRC。
(3)磨损试验
磨损试验结果表明,当激光扫描淬火花纹为45°斜线(与导轨棱边成45°斜线,(棱形)硬化面积为40%时,导轨性高。
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