激光熔覆技术的发展现状

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1、激光加工技术的研究现状（材料加工工程杨刘波2009100107）摘　要：本文介绍了激光加工技术及特点，重点阐述了激光焊接、激光快速成型和激光熔覆等典型激光加工技术的应用及研究现况。关键词：激光加工；激光焊接；激光快速成型；激光熔覆PresentStatusofResearchonLaserProcessingTechnologyAbstract:Thelaserprocessingtechnologyandcharacteristicsareintroducedwithanemphasisontheapplicationandprese

2、ntstatusofthelaserwelding,thelaserrapidprototypingandthelasercladding.Keywords:laserprocessing;laserwelding;laserrapidprototyping;lasercladding0　前言激光是一种高亮度、高方向性、高单色性和高相干性的光，激光在材料加工领域的研究始于70年代初，到80年代已经发展成为表面工程,摩擦学,应用激光等领域的前沿性课题[1]。其高能量密度特点奠定了在材料加工领域的应用价值。激光焊接、激光快速成型和激光熔覆等

3、都是应用了它的这方面的特点。激光加工技术为现代工业的发展做出了巨大的贡献。当前用于激光加工的激光器主要有四类类:CO2气体激光器、掺钕钇铝石榴石（YAG）固体激光器[2]、准分子(Excimer)激光器和铜蒸汽激光器等。但随着半导体激光技术的迅速发展，使得二极管激光器、二极管泵浦全固体化激光器、光纤激光器和超短脉冲激光器必然进入材料加工业，特别在微细加工中的应用增长更快[3]。同时，在对激光器研究中，不仅关注提高功率和光束质量两个方面，也更加关注起工作稳定性和加工能力等方面。1　激光技工技术的特点激光是一种高亮度、高方向性、高单色性和高

4、相干性的光，它是通过一定物质（激光物质）的受激辐射而获得的。此外，激光的空间控制性和时间控制性很好，易获得超短脉冲、尺度极小的光斑，能够产生极高的能量密度和功率密度，特别适用于材料自动化加工，而且对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大。与计算机数控技术相结合，激光加工系统为优质、高效和低成本的加工生产开辟了广阔道路，激光加工技术已成为工业生产自动化加工生产的关键技术，并具有普通加工技术所不能比拟的优势。激光加工为无接触加工，其主要特点也就是无惯性，因此其加工速度快、无噪声。由于光束的能量和光束的移动速度都是可以调节的，因而

5、可以实现各种复杂面型的高精度的加工目的。且加工过程中无“刀具”磨损，对工件无“切削力”[4]。激光束不仅可聚焦，而且可以聚焦到亚微米量级，光斑内的能量密度或功率密度极高，用这样小的光斑可以进行微区加工，也可以进行选择性加工。它不仅可以进行金属加工，还可以实现对非金属的加工，特别适合于加工高硬度、高脆性及高熔点的材料，如钻石打孔、金属切割。由于光束照射到物体表面是局部的，虽然加工部位的热量很大、温度很高，但移动速度快，对非照射的部位没有什么影响。因此，其热影响区很小。例如，在热处理、切割、焊接过程中，加工工件基本无变形，可省去或减少后继加

6、工量。这一特点也可以成功地用于局部热处理和显像管的焊接。激光加工不受电磁干扰。与电子束加工相比，其优越性就在于可以在大气中进行。在大工件加工中，使用激光加工比使用电子束加工要方便得多。激光束易于导向、聚焦和发散。根据加工要求，可以得到不同的光斑尺寸和功率密度。通过外光路系统可以使光束改变方向，因而可以和数控机床、机器人连接起来，构成各种加工系统。这是一种极灵活的柔性加工系统，对于改造传统的机床和机器人是一种极好的方法。激光加工技术具有的优越性使其在机械、电子、冶金、汽车、石油和国防等领域得到了广泛应用，并产生了巨大的经济效益和社会效益，

7、应用前景是十分广阔的。2　激光加工技术的应用2.1激光焊接技术2.1.1激光焊接概述激光焊接是利用激光束作为热源，将被焊材料熔合而实现连接的一种焊接方法。根据激光器输出能量的方式，可分为脉冲激光点焊和连续激光焊；根据激光聚焦后焦点上的功率密度的不同而导致的焊缝成形机理和特点的差异，又可分为熔化焊和小孔焊。激光焊接实质上是激光与非透明物质相互作用的过程，这个过程及其复杂，微观上是一个量子过程，宏观上则表现为反射、吸收、加热、熔化、气化等现象。2.1.2激光焊接的特点[5](1)聚焦后的功率密度可达到105-107W/cm2，甚至更高，加热

8、集中，热影响区很窄，特别适宜于精密焊接和微细焊接;(2)可获得深宽比大的焊缝，焊接厚件时可不开坡口一次成形;(3)适宜于南熔金属，热敏感性强的金属以及热物理性能差异悬殊、尺寸和体积悬殊工件的焊接;(4)可穿