Лазерная обработка

Лазерный луч – это мощный и концентрированный поток электромагнитного излучения, отличающийся от других энергетических методов воздействия на вещество особо упорядоченным состоянием. Промышленные лазерные системы делят на три основные группы: твердотельные; газовые, среди которых наиболее распространен CO₂-лазер; полупроводниковые. В настоящее время осваивают перестраиваемые лазеры на кристаллах, твердотельные лазеры на кристалле иттрий-литиевого флюорита, легированного эрбием, длина волны излучения которого 1,73 мкм.

Лазерный луч отличается высокой плотностью энергии. По­глощение металлами лазерного излучения приводит к мгновенно­му увеличению энергии свободных и связанных электронов. Воз­бужденные электроны сталкиваются с атомами решетки, время их релаксации равно 10^-12 с. Энергия лазерного излучения трансфор­мируется в движение атомов, и температура поверхностного слоя резко повышается. Этот тонкий поверхностный слой становится интенсивным источником теплоты.

Быстрый теплоотвод в глубь металла приводит к возникновению закалочных структур в поверхностном слое. Преимуществом лазерного термоупрочнения металлов является хорошая управляе­мость процессом. По сравнению с другими источниками теплоты геометрия лазерного луча легко изменяется оптическими приспо­соблениями, что позволяет достичь труднодоступных местах деталей, включая внутренние поверхности полых валов и отверстий.

После лазерной обработки упрочняется тонкий поверхностный слой. При этом нет необходимости тратить энергию на про­грев всей основы, предотвращается коробление обрабатываемой заготовки. Искажение поверхности при лазерной обработке мини­мально. Варьируя параметрами лазерного излучения, можно легко управлять тепловыми полями поверхностной зоны, уменьшая тем­пературные напряжения.

Режим лазерной обработки с оплавлением является средством внедрения сторонних элементов в материал заготовки и получения в ней наперед заданных свойств.

Лазерный луч используют для аморфизации поверхности, ла­зерной наплавки, отжига, шокового упрочнения. Применение ла­зерной обработки в комбинации с другими методами позволяет либо улучшить качество уже нанесенного покрытия либо получить новое комплексное покрытие (табл. 3.2).

Комбинированные методы улучшения качества