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激光淬火是利用激光將材料表面加熱到相變點(diǎn)以上,隨著材料自身冷卻,奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體,從而使材料表面硬化的淬火技術(shù)。
激光焊接可將入熱量降到的需要量,熱影響區(qū)金相變化范圍小。不需使用電極,沒有電極污染或受損的顧慮。且因不屬于接觸式焊接制程,機(jī)具的耗損及變形皆可降。激光束易于聚焦、對(duì)準(zhǔn)及受光學(xué)儀器所導(dǎo)引,可放置在離工件適當(dāng)之距離,且可在工件周圍的機(jī)具或障礙間再導(dǎo)引,其他焊接法則因受到上述的空間限制而無法發(fā)揮。其次,工件可放置在封閉的空間(經(jīng)抽真空或內(nèi)部氣體環(huán)境在控制下)。激光淬火的功率密度高,冷卻速度快,不需要水或油等冷卻介質(zhì),是清潔、快速的淬火工藝。激光束可聚焦的區(qū)域,可焊接小型且間隔相近的部件,可焊材質(zhì)種類范圍大,亦可相互接合各種異質(zhì)材料。另外,易于以自動(dòng)化進(jìn)行高速焊接,亦可以數(shù)位或電腦控制。焊接薄材或細(xì)徑線材時(shí),不會(huì)像電弧焊接般易有回熔的困擾。
激光焊接中存在一個(gè)激光能量密度閾值,低于此值,熔深很淺,一旦達(dá)到或超過此值,熔深會(huì)大幅度提高。只有當(dāng)工件上的激光功率密度超過閾值(與材料有關(guān)),等離子體才會(huì)產(chǎn)生,這標(biāo)志著穩(wěn)定深熔焊的進(jìn)行。如果激光功率低于此閾值,工件僅發(fā)生表面熔化,也即焊接以穩(wěn)定熱傳導(dǎo)型進(jìn)行。而當(dāng)激光功率密度處于小孔形成的臨界條件附近時(shí),深熔焊和傳導(dǎo)焊交替進(jìn)行,成為不穩(wěn)定焊接過程,導(dǎo)致熔深波動(dòng)很大。激光深熔焊時(shí),激光功率同時(shí)控制熔透深度和焊接速度。激光增材制造圍繞金屬3D打印、激光表面修復(fù)、功能性部件展開研發(fā)和市場活動(dòng)。焊接的熔深直接與光束功率密度有關(guān),且是入射光束功率和光束焦斑的函數(shù)。一般來說,對(duì)一定直徑的激光束,熔深隨著光束功率提高而增加。