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激光表面改性技術

陝西激光表面處理廠家

激光表面改性是以激光作為熱源的熱處理技術。它研究金屬材料在激光作用下組織和性質的變化規律,以及它在工業應用中所必須解決的工藝及裝備。因此,激光熱處理涉及光學、材料科學與工程、機械和計算機等多門學科。采用激光對材料表面進行改性或合金化的技術,是近十幾年來迅速發展起來的材料表面新技術,是材料科學的最新領域之一。雖然,目前激光熱處理在熱處理行業總産值中所占分額還不大,但其應用前景光明。

激光是一種受激發射,頻率寬度很窄的一種特殊的光。自1960年發明第一台激光器以來,人們對激光的特性進行了廣泛的研究,并論證了激光的應用前景。研究發現它具有單色性、相幹性,方向性和高能量密度等四大特點。在這些特點中激光束的空間相幹性和方向性對它的聚焦性能有重要影響。激光用于表面處理有其獨特的優點,金屬對激光的吸收系數達105—106,吸收過程發生在其表面0.01—0.1mm厚的薄層内。激光表面處理的深度決定于由表面向内部熱擴散的距離,其值很小,且易于控制。激光束可以通過凸鏡或金屬反射鏡加以聚焦,經聚焦後,可以将激光的巨大能量聚焦到直徑為光波波長數量級的光斑上,形成極高的能量密度,例如可産生105W/cm2一1013W/cm2的功率密度(輻照度)。激光可準确地引導至部件表面的不同部位,或在一定區域掃描。對部件表面作局部處理,功率密度可準确控制,輸入部件的能量小,部件的變形小,處理後表面可以不再進行加工或隻需少量加工。此外激光沒有化學污染,具有加工速度快,無噪聲,易于傳輸,切換和自動控制的優點。激光的這些特性使激光可以聚焦産生巨大的功率密度,而使激光加工成為可能。

激光技術經過四十多年的研究,已經可以生産出各種各樣的激光器,按照其激發原理可分為氣體激光器和固體激光器兩類。

以單一氣體、混合氣體或蒸氣作為激光工作物質的激光器稱為氣體激光器。氣體激光器是以氣體放電為主要的激勵方式。氣體放電是指在外加電場作用下,氣體中産生電流形成電離氣體的現象。氣體激光器是種類最多、應用最廣泛的一類激光器。其主要優點表現在:

1.工作物質均勻。它保證了激光束的優良光束質量,使大部分的氣體激光器能接近高斯分布的光束模式。在激光束的相幹性、單色性方面,它優于固體激光器。

2.譜線範圍寬。有數百種氣體和蒸氣可以産生激光,已經觀測到的激光譜線接近萬餘條。譜線範圍從亞毫米波到真空紫外波段。

3.激光輸出功率大,既能連續又能脈沖工作,且效率高。氣體激光器容易實現工作物質的大體積均勻分布,且工作物質的流動性好,因此能獲得很大功率輸出。例如高功率電激勵CO2激光器連續輸出功率已達數萬瓦以上。

4.氣體激光器還具有結構簡單、運行費用低等優點,因而在工農業生産、科學研究、材料加工等領域有廣泛的應用價值。目前常用的氣體激光器有氦氖激光器、氩離子激光器、二氧化碳激光器等。一般在材料表面加工中常使用橫流高功率二氧化碳激光器。

固體激光器主要采用光泵浦。固體工作物質中的激活粒子吸收某些波段的光能。在工作物質中造成粒子束反轉,形成激光。由于泵浦方式與氣體激光器不相同,因此激光器的基本組成構成、特性也不相同。固體激光器的主要特點是:運行方式多樣、固體工作物質種類多、導光系統簡單,制作容易、結構緊湊,牢固耐用。

陝西激光表面處理

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