[發(fā)明專利]一種金屬表面先削峰后填谷的蒸發(fā)-熔凝復(fù)合激光拋光方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011458816.0 | 申請日： | 2020-12-11 |
| 公開（公告）號： | CN112589263A | 公開（公告）日： | 2021-04-02 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 王梁;黃錦榜;姚建華;吳國龍 | 申請（專利權(quán)）人： | 浙江工業(yè)大學(xué) |
| 主分類號： | B23K26/082 | 分類號： | B23K26/082;B23K26/352;B23K26/70 |
| 代理公司： | 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201 | 代理人： | 黃美娟;朱思蘭 |
| 地址： | 310014 浙江省杭州*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 金屬表面 先削峰后填谷 蒸發(fā) 復(fù)合 激光 拋光 方法 | ||
本發(fā)明提供了一種金屬表面先削峰后填谷的蒸發(fā)?熔凝復(fù)合激光拋光方法，引入納秒脈沖激光對大粗糙度表面進行削峰處理，再利用連續(xù)激光熔凝填充谷底的方式來對大粗糙度表面進行復(fù)合激光拋光，以防止微裂紋的產(chǎn)生；由于納秒激光的脈寬極短，故多次掃描不會造成嚴重的熱影響，作用后表面光亮、微觀表面高峰被削低，接著再用連續(xù)激光熔凝，使材料熔化流動填充谷底，最終得到平整又光亮的無微觀熱裂紋的拋光表面，本發(fā)明拋光效率高，環(huán)境友好。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種金屬表面先削峰后填谷的蒸發(fā)-熔凝復(fù)合激光拋光方法。
背景技術(shù)
激光拋光是隨著激光技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型材料表面處理技術(shù)，它的基本原理是使用一定能量密度和波長的激光束輻照特定工件，使其表面一薄層物質(zhì)熔化或蒸發(fā)而獲得光滑表面。由于激光拋光只在微米厚度的材料層上發(fā)生作用，因而相對一般的激光束加工金屬具有更高的加工精度。該方法由于不需要任何機械研磨劑和拋光工具，可以拋光用傳統(tǒng)拋光方法很難或根本不可能拋光的、具有非常復(fù)雜形貌的表面，并且還提供自動化加工的可能性，故相較于傳統(tǒng)拋光具有環(huán)境污染小、拋光精度高、拋光材料范圍廣泛、微小區(qū)域拋光等突出優(yōu)點。
目前，激光拋光的機理只以熔化為主，一種是SSM，表面淺熔；另一種是SOM，表面深熔。SSM主要針對的是原始粗糙度值就較低的表面進行拋光，而SOM主要針對原始粗糙度值較高的表面進行拋光。當對原始粗糙度值較高的表面進行激光拋光時，由于連續(xù)激光拋光掃描次數(shù)的增加會造成持續(xù)的能量輸入，并且在激光作用的快熱快冷過程中，脆硬材料表面會形成微觀熱裂紋，從而影響金屬的表面性能。
發(fā)明內(nèi)容
為了防止連續(xù)激光多次拋光造成金屬表面熱裂紋而影響材料性能，本發(fā)明提供了一種金屬表面先削峰后填谷的蒸發(fā)-熔凝復(fù)合激光拋光方法。引入納秒脈沖激光對大粗糙度表面進行削峰處理，再利用連續(xù)激光熔凝填充谷底的方式來對大粗糙度表面進行復(fù)合激光拋光，以防止微裂紋的產(chǎn)生。由于納秒激光的脈寬極短，故多次掃描不會造成嚴重的熱影響，作用后表面光亮、微觀表面高峰被削低，接著再用連續(xù)激光熔凝，使材料熔化流動填充谷底，最終得到平整又光亮的無微觀熱裂紋的拋光表面。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
一種金屬表面先削峰后填谷的蒸發(fā)-熔凝復(fù)合激光拋光方法，包括如下步驟：
步驟一、對待拋光金屬工件的表面進行清洗、干燥預(yù)處理，然后放置于持續(xù)通入氬氣且上部安裝有鍍膜透鏡的氣氛保護箱內(nèi)并固定；
所述待拋光金屬工件的材料為不銹鋼、工具鋼、高溫合金等，例如304、316L、SKD11、Inconel 718等；
所述氣氛保護箱內(nèi)持續(xù)通入氬氣以防止金屬表面氧化而影響拋光質(zhì)量，通入氬氣的氣流量為5～30L/min；
所述氣氛保護箱上部安裝有透過193～1064nm波長激光的鍍膜透鏡；
步驟二、將氣氛保護箱放置于激光加工系統(tǒng)工作臺上，確定激光選區(qū)拋光的位置、拋光區(qū)域的尺寸以及拋光區(qū)域的掃描填充方式，設(shè)定納秒脈沖激光削峰拋光的工藝參數(shù)，對表面進行削峰拋光掃描處理；
具體的，所述拋光區(qū)域為長度3～40mm，寬度3～40mm尺寸范圍內(nèi)的任意圖形區(qū)域；
所述拋光區(qū)域的掃描填充方式為從左往右橫向掃描、從上往下縱向疊加，縱向疊加搭接率為50％～90％；
所述納秒脈沖激光削峰拋光的工藝參數(shù)為：激光波長193～1064nm，激光功率80～200W，激光掃描速度100～2000mm/s，激光重復(fù)頻率66～2000kHz，激光脈寬10～400ns；
所述納秒脈沖激光削峰拋光的掃描次數(shù)為4～12次；
步驟三、設(shè)定連續(xù)激光填谷拋光的工藝參數(shù)，對削峰拋光后的低峰表面進行熔凝填谷拋光掃描處理；
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