激光加工工艺介绍.ppt

激光加工工艺简介 激光表面改性 几种典型表面改性所需的激光功率密度和作用时间 Fe Fe3C相图 奥氏体 铁素体 马氏体 贝氏体 珠光体 渗碳体 莱氏体 钢的连续冷却转变 CCT 图 0 37 C 0 39 Si 0 85 Mn 0 73 Cr 0 26 Mo 淬火 退火 正火 回火 激光相变硬化关键技术 1 激光能量的利用率 表面预处理 粗糙化处理 氧化 涂层 偏振光 短波长激光 YAG激光 半导体激光 2 激光能量的均匀化及光斑变换 变换前光束强度分布 变换后光束强度分布 积分镜 波导匀光器 可变形镜 透射式棱锥积分镜透射式棱锥积分镜为等边棱锥 产生正方形光斑 光斑尺寸可由调节透镜位置而发生改变 双光束处理系统 激光相变硬化应用举例 激光相变硬化应用举例 激光重熔 合金化 熔覆示意图 ZL108铝合金激光重熔硬化 ZL108合金激光重熔前后的组织 合金的主要化学成份 11 0 13 0 Si 1 0 2 0 Cu 0 4 1 0 Mg 0 3 0 9 Mn 属于共晶成份合金 铸造组织为典型的金属 非金属共晶 显微组织为在Al基体上紊乱地分布着Si的枝晶 采用激光重熔处理后组织比处理前的铸造组织细化了几十倍 显微组织形态也变成了Al Si共晶包围着 Al基固溶体树枝晶的亚共晶组织 其中 相所占的体积达40 左右 时效处理对铝合金激光重熔硬化层的影响 激光重熔应用举例 激光熔覆 熔覆层形貌及稀释率 激光熔覆应用举例 激光局部熔覆 激光大面积熔覆 激光熔覆再制造 激光熔覆再制造应用举例 激光熔覆再制造应用举例 激光熔覆再制造应用举例 Lasershockpeening 激光冲击波效应产生塑性变形 增加位错密度造成残余压应力 激光表面抛光与织构化 Laserpolishing Mechanisms evaporationofsurfacematerialflowingorflatteningofsofteningandmeltingmaterialundertheeffectofsurfacetension Q switchNd YAGlaser Pa 250W tp 650ns df 70um v 35mm s 德国亚琛夫琅霍费激光所 ILT Willenborg E 100 m 微流体器件微通道准分子激光抛光 北京工业大学激光工程研究院 荷叶表面结构 Lasertexturing 激光熔池振荡法表面织构化 Laserlithography 激光干涉法表面织构化 Particlelens 飞秒激光辐照钛表面微纳结构 laserfluence2 5Jcm 2 numberoflasershots280 a Vacuum 1mbar b air atmosphericcondition c 100mbarSF6 d 100mbarHe Nayak1 Appl Phys A90 399 402 2008 激光快速成形 激光快速成形原理 激光快速成形分类 激光快速原型制造 Rapidprototype 立体光刻 StereoLithography SL 分层实体制造 LaminatedObjectManufacturing LOM 选区激光烧结 SelectiveLaserSintering SLS 激光直接快速制造 DirectedLaserManufacturing 激光熔融堆积 DirectedMetalDeposition DMD 选区激光熔化 SelectiveLaserMelting SLM 激光变形制造 LaserForming 激光熔融堆积成形 F A l8E F翼根吊环900mm长 300mm宽 150mm高 大型钛合金零件 Aeromet公司 XXXX高空高速反导导弹部件 超音速巡航导弹部件 选区激光熔化成形 飞秒激光微纳制造 飞秒强激光微制备与加工为材料制备和研究提供了新技术和新手段突出优点 极短作用时间超高光强无热影响破坏区域小高阶非线性三维微加工 Adrillinginsteelproducedby3 3 nspulses Astrongblurformationoccursandsolidifieddropletsstickonthesurface Notetheheat affectedzonearoundthehole Adrillinginsteelproducedby200 fspulses Pulsesenergyisdecreasedbynearlyoneorderofmagnitude 线性相互作用高阶非线性相互作用单光子过程 I多光子过程 In难于作用于材料内部高光强 作用于材料内部 作用区域可远小于波长 Fusedsilica absorptionbandgapis 9eV IRfslaserbeam 800nm 1 55eV multiphotonprocess FemtosecondLaserMicromachiningworkstationwasusedtodirect writelocalizedindex of refractionchangeswithinaglasssubstrate creatingathree dimensionalopticalwa