[發明專利]一種利用激光改變產品表面粗糙度的方法

有效

• 申請號: 201811460272.4
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109530910B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 李斌
• 申請（專利權）人: 綿陽高新區天力機械有限責任公司
• 主分類號: B23K26/00
• 分類號: B23K26/00;B23K26/352
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種利用激光改變產品表面粗糙度的方法，包括對待加工件表面進行清潔處理，將待加工件固定在激光加工設備的工作臺上，調節固定待加工件表面與激光頭的距離；設定激光處理的工藝參數，通過激光束對待加工件表面進行加工以改變待加工件表面的粗糙度；激光處理完畢后自然冷卻。本發明利用激光的基本原理，由激光發生器生成高能量的連續激光束，聚焦后的激光作用于材料，使表面材料瞬間熔融，甚至氣化，通過控制激光在材料表面的速度和強度，從而形成需要的表面粗糙痕跡。

技術領域

本發明涉及材料表面處理技術領域，具體涉及到一種利用激光改變產品表面粗糙度的方法，本發明的產品優先指金屬或者合金產品。

背景技術

激光表面處理工藝是通過對工件表面進行設計和激光改進處理，從而改善其表面性能的方法。它是利用激光束快速、局部地加熱工件，實現局部急熱或急冷，可在大氣、真空等環境中進行處理。可以通過改變激光參數，可解決不同的表面處理工藝問題。工件變形極小，是一種非接觸式處理方法。

激光表面處理利用激光掃描過程中材料自身的組織結構變化或引入其他材料實現工件表面性能的改善，該技術能選擇性地處理工件表面，有利于在工件整體保持足夠的韌性和強度的同時，表面獲得較高的、特定的使用性能，如耐磨、耐蝕和抗疲勞、抗氧化等。

因此，激光表面處理技術作為一種現代精密加工方法，與車削、磨削、腐蝕、拋光等傳統的加工方法相比，具有以下的優勢：

1、采用激光表面處理，與工件之間沒有加工力的作用，具有無接觸，無切削力，熱影響小的優點，保證了工件的原有精度。同時，對材料的適應性較廣，可以在多種材料的表面制作出非常精細的標記且耐久性非常好。

2、激光的空間控制性和時間控制性很好，對表面處理對象的材質，形狀，尺寸和加工環境的自由度都很大，特別適用于自動化加工和特殊面加工。且加工方式靈活，既可以適應實驗室式的單項設計的需要，也可以滿足工業化大批量生產的要求。

3、激光處理精細，表面可以從毫米量級到微米量級，采用此表面處理技術的產品表面粗糙度可以根據需要自主控制，同時還可以增加產品表面硬度，類似產品表面淬火。

4、激光加工系統與計算機數控技術相結合可構成高效自動化加工設備，可以打出各種文字，符號和圖案，易于用軟件設計標刻圖樣，更改標記內容，適應現代化生產高效率，快節奏的要求。

5、激光加工沒有污染源，是一種清潔無污染的高環保加工技術。

綜上，現有技術中公開了通過激光處理金屬表面可以獲得良好的性能以及加工精度。然而現有技術中大多應用于淬火工藝，金屬合金化以及金屬重熔和涂覆，較少文獻公開對金屬表面粗糙度的加工以及相關的加工控制工藝。

此外，現有技術中通常需要金屬表面的粗糙度越低越好，但是對于某些特定的金屬器件，需要獲得特定范圍的粗糙度，即控制粗糙度的范圍，例如，在進行金屬熔覆處理時，若粗糙度非常低，即表面非常光滑，不完全利于熔融金屬或者合金粉末的熔覆效果，若表面粗糙度太大，也容易使得熔覆層的厚度不均勻。因此本發明需要解決上述問題，使得經過激光處理后的金屬表面能夠適應于激光熔覆處理。

此外，金屬表面的耐磨性對金屬的使用范圍、使用壽命有較大的影響。例如電梯的固定輪，長期與鋼纜接觸，表面受到非常大的作用力，若表面的耐磨性不足，將會使得固定輪的表面形成凹凸不平的痕跡，長時間使用后更容易加劇痕跡；從而使得電梯在運行過程中變得搖晃不穩定。

激光熔覆技術利用高能量激光束聚集能量極高的特點，瞬間將在基材表面預置或與激光同步自動送置的、具有特殊物理、化學或力學性能的合金粉末完全熔化，同時基材部分熔化，形成一種新的復合型材料，激光束掃描后快速凝固，獲得與基體冶金結合的致密覆層，以達到恢復幾何尺寸和表面強化的目的。