任务4-1 激光热处理设备

1、 激光加工设备单元教学设计 项目4 激光热处理设备及应用 任务1 激光热处理设备授课班级上课时间 年 月 日 第 节上课地点所需课时4教学目标能力（技能）目标知识目标了解激光热处理的分类和特点以及工艺参数，培养爱岗敬业的奉献精神了解几个典型的激光热处理方法重点难点及解决方法重点：几个典型的激光热处理方法难点：激光热处理的分类和特点以及工艺参数1、通过实物观摩，增强学生的直观印象，为解决本单元的教学重点打好基础。2、通过观摩和讲解，并用多媒体手段，突破本课的难点。参考资料王中林.激光加工设备与工艺M.武汉：华中科技大学出版社，2011. 郑启光.激光加工工艺与设备M. 北京：机械工业出版社，20

2、10. 王秀军.激光加工实训技能指导（下册）M.武汉：华中科技大学出版社，2014教学设计基本框架第一部分：组织教学和复习上次课主要内容 （时间： 分钟）提问：1、如何进行大功率激光切割机的操作？ 2、大功率激光切割机的维护应注意哪些问题？第二部分：学习新内容【步骤一】说明主要教学内容、目的 （时间： 分钟） 1、了解激光热处理的分类和特点以及工艺参数 2、培养爱岗敬业的奉献精神【步骤二】 新知识的引入 （时间： 分钟）激光热处理是一种表面热处理技术。即利用激光加热金属材料表面实现表面热处理。激光加热具有极高的功率密度，即激光的照射区域的单位面积上集中极高的功率。 【步骤三】新知识学习 （时间

3、： 分钟）知识点一 ：激光热处理种类及特点其它激光加工激光热处理及其特点二氧化碳激光器的结构 认识有关厂家的激光器光热处理设备及应用领域1.激光热处理可分为激光淬火激光熔覆激光合金化激光冲击强化激光毛化激光快速成型激光清洗激光非晶化2.激光热处理特点激光束流能量密度高，可以在瞬间熔化或气化已知的任何材料，实现对难熔材料和高导热性材料在内的各种金属和非金属的加工。激光束热源作用在材料表面上的功率密度高、作用时间及其短暂，加热速度快，冷却速度亦快，处理效率高。在理论上，激光热处理的加热速度可以达到1012/s。用不同的功率密度、不同的加热时间和能斑直径相互作用后，其加热效果是各不相同的。因此，一台

4、激光束加工系统，通过调整其加热参数，可以在金属表面获得不同的加热效果从而形成不同的处理工艺。例如：表面淬火、表面重熔、表面合金化、表面熔覆、表面非晶化及表面冲击硬化等。当激光加热金属时，加热速度高达5×103/s以上，在如此高的加热速度下，金属共析转变温度Acl点上升100以上，因此激光淬火处理时允许金属表面温度在熔化温度和相变Acm点之间变化，尽管过热度较大，但不致发生过热或过烧现象。激光作用在金属表面，其过热度和过冷度均大于常规热处理，因此表面硬度也高于常规处理5-10HRC。激光表面处理对金属进行的是非接触式加热，没有机械应力作用。由于加热速度和冷却速度都很快，因此热影响区极小

5、，热应力很小，工件变形也小，可以应用在尺寸很小的工件等用普通加热方法难以实现的特殊部位激光束易于传输和导向，因此可以对复杂零件表面进行处理，如深孔、沟槽表面及盲孔底部等。由于激光加热速度快，奥氏体长大及碳原子和合金原子的扩散受到抑制，可获得细化和超细化的金属表面。由于激光的光斑面积小，金属本身的热容量足以使被处理的表面骤冷，其冷却速度高达104/s以上，因此不需要任何冷却介质，仅靠工件自身冷却淬火即可保证马氏体的转变。而且急冷可抑制碳化物的析出，从而减少脆性相的影响，并能获得隐品马氏体组织。激光表面处理时，金属表面将会产生200800MPa的残余压应力，从而大大提高了金属表面的疲劳强度。激光束

6、加热的可控性能好，导向和能量传递最为方便快捷，与光传输数控系统结合、用计算机精确控制，便于实现自动化处理，可以实现高度自动化的三维柔性加工；并且可以远距离传输对特种放射性或易氧化材料进行表面处理。因此被誉为“未来制造系统共同的加工手段”。节省能源，不产生环境污染。情景展示：播放激光淬火、激光熔覆等两个激光热处理典型视频。设问：1、激光热处理主要有几种类型？ 2、激光热处理的特点有哪些？知识点二：激光热处理工艺参数激光热处理工艺参数激光功率光斑形状加工速度离焦量辅助气体扫描轨迹情景展示：播放激光淬火、激光熔覆等两个激光热处理典型视频。设问：1、激光热处理主要有几种类型？ 2、激光热处理主要有有哪些工艺参数？【步骤四】总结 （时间： 分钟） 除了激光标刻、焊接、切割、打孔的激光加工外，激光热处理是激光最早的应用领域，也是激光应用最广泛的领域