3个常见的激光切割机热加工技术详细解释

激光切割机的热加工技术在很多领域都有广泛的运用，小到零部件的加工，大到航天、航空、船舶等大型的行业，激光切割机的身影都是不可或缺的，本文中，信尔自动化设备带你了解3个常见的激光切割机热加工技术详细解释。

激光热处理技术

当以一定速度运动的激光束照射到金属表面时，表面金属吸收能量后迅速发热。当光斑移动时，基体材料吸收了表面金属的热量，使表面金属的温度以非常高的速度迅速下降，形成不同于传统淬火的自淬火。由于自淬火的冷却速度非常高，可以得到具有特殊微观结构的表面改性层，对提高金属的硬度、耐磨性、耐蚀性和耐疲劳性有很好的效果。激光热处理是发展起来的激光加工技术，目前已形成比较完善的理论和工程应用技术。对于可以通过相变强化的碳钢和合金结构钢，激光表面淬火可以产生比传统淬火更高的硬度，甚至对于一些没有淬透能力的低碳钢材料也可以产生较高的硬度。

激光表面重熔技术

用高于激光表面淬火的激光功率密度照射金属表面，会使表面金属熔化。光斑移动后，基体金属吸热，使熔池中的金属液迅速凝固，形成具有极细晶粒和超饱和固溶的强冷微结构。由于细晶粒强化和固溶强化的作用，可明显提高材料表面的硬度和耐磨性。研究表明，通过重熔可以使铝合金的硬度提高30%~100%，这是简单的激光加工技术，但强化范围有限。对于承受交变载荷的飞机结构铝合金型材和板材，激光重熔后需要存在的过热层的疲劳质量是决定结构使用寿命的关键。因此，在进入工程应用前，需要通过实验验证激光重熔对材料疲劳性能的影响。对于结构钢材料，重熔硬化效果显著。

激光表面合金化技术

在激光熔化表面金属时，通过向熔池中加入设计好的合金元素，可以在不改变基体合金成分的情况下，在表面获得所需性能的合金层。该技术对制造有特殊性能要求的零件非常有利，可以制造传统制造技术无法实现的材料不均匀、性能不均匀的金属或复合材料零件。由于激光表面合金化过程中熔池的冷却速度非常高，可以形成传统冶金工艺条件下难以实现的合金和结构。因此，可以根据需要形成硬度高、耐磨、耐蚀性好、耐热性好的合金层。针对铝合金，试验了Cu、Fe、Si、Ni、Cr、WC、SiC等多种合金体系的激光表面合金化技术。其中，金属间化合物AlNi和Ni3Al分散在Ni基合金层中，具有较高的硬度和耐磨性，但合金层脆性大，易开裂。在激光包覆的结合界面上，基体与包覆材料之间需要有一个合金化的冶金过程。

激光热加工的原理

激光加工是利用光能经透镜聚焦后在焦点处达到高能量密度，利用光热效应进行加工。激光加工不需要工具，加工速度快，表面变形小，可以加工各种材料。激光束用于材料的加工，如冲孔、切割、划线、焊接、热处理等。一些具有元能级的物质在外来光子的激发下，会吸收光能，使高能级的原子数大于低能级的原子数--粒子数相反。如果有一束光照射，光子的能量等于这两种能量的相应差值，就会产生刺激辐射，输出大量的光能。

激光热加工的特点

从世界激光产品的应用领域来看，材料加工行业仍是其主要应用市场，占35.2%;通信行业位居第二，占30.6%;此外，数据存储行业占据第三位，占12.6%。

与传统加工技术相比，激光切割机加工技术具有材料浪费少、规模化生产成本效应明显、对加工对象适应性强等优点。在欧洲，激光技术基本用于汽车外壳和底座、飞机机翼和航天器机身等特殊材料的焊接。

1. 激光功率密度高，工件温度迅速上升，吸收激光后熔化或汽化。即使是高熔点、高硬度、高脆性的材料（如陶瓷、钻石等）也可以用激光加工。

2. 激光头不与工件接触，不存在加工刀具磨损的问题。

3. 工件不受力，不易污染。

4. 可以加工移动的工件或密封在玻璃壳内的材料。

5. 激光束的发散角可小于1毫弧，光斑直径可小至微米，作用时间可短至纳秒、皮秒。同时，大功率激光器的连续输出功率可以达到千瓦到十千瓦的数量级，所以该激光器既适用于微加工，也适用于大规模材料加工。

6. 激光束易于控制，并与精密机械、精密测量技术和计算机相结合，实现高自动化和高加工精度。

7. 在恶劣的环境或他人难以进入的地方，可采用机器人进行激光加工。