一前言

激光技術(shù)是本世紀60年代初誕生，而且發(fā)展極為迅速的一門高新技術(shù)。它的發(fā)展與滲透，帶動了其他學科和技術(shù)的發(fā)展，激光技術(shù)已成為本世紀高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的主要支柱之一。

激光加工技術(shù)是激光技術(shù)在工業(yè)中的主要應(yīng)用，激光加工技術(shù)加速了對傳統(tǒng)加工工業(yè)的改造，提供了現(xiàn)代工業(yè)加工技術(shù)的新手段，影響很大。激光加工是指用高功率激光束對工業(yè)用零部件進行切割、熱處理、焊接、打孔等等，與傳統(tǒng)加工方法相比，激光加工的特點是：激光束能量高度集中，加工區(qū)域小，因而熱變形小，加工質(zhì)量高、精度高，加工件不受尺寸、形狀限制，不需冷卻介質(zhì)，而且無污染，噪聲小，勞動強度低，效率高。激光加工技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化正在我國興起。

激光表面處理技術(shù)是近二十年來發(fā)展起來的一種新興材料表面處理技術(shù)，尤其是進入八十年代已來，大功率工業(yè)激光器和輔助設(shè)備的制造技術(shù)日益提高，各種激光表面處理技術(shù)日益成熟，使得激光表面處理技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用和深入研究異常活躍，在歐美和日本，大功率激光器商業(yè)化程度很高，發(fā)展非常迅速，是工業(yè)發(fā)達國家非常矚目的一項新技術(shù)。

二激光熱處理技術(shù)的特點

激光熱處理是利用高功率密度的激光束對金屬進行表面處理的方法，它可以對金屬實現(xiàn)相變硬化（或稱作表面淬火、表面非晶化、表面重熔粹火）、表面合金化等表面改性處理，產(chǎn)生用其大表面淬火達不到的表面成分、組織、性能的改變。經(jīng)激光處理后，鑄鐵表面硬度可以達到HRC60度以上，中碳及高碳的碳鋼，表面硬度可達HRC70度以上,從而提高起抗磨性,抗疲勞,耐腐蝕,抗氧化等性能,延長其使用壽命.激光熱處理技術(shù)與其它熱處理如高頻淬火,滲碳,滲氮等傳統(tǒng)工藝相比,具有以下特點:

1.無需使用外加材料,僅改變被處理材料表面的組織結(jié)構(gòu).處理后的改性層具有足夠的厚度,可根據(jù)需要調(diào)整深淺一般可達0.1-0.8mm.

2.處理層和基體結(jié)合強度高.激光表面處理的改性層和基體材料之間是致密的冶金結(jié)合,而且處理層表面是致密的冶金組織,具有較高的硬度和耐磨性.

3.被處理件變形極小，由于激光功率密度高，與零件的作用時間很短（10-2-10秒），故零件的熱變形區(qū)和整體變化都很小。故適合于高精度零件處理，作為材料和零件的最后處理工序。

4．加工柔性好，適用面廣。利用靈活的導(dǎo)光系統(tǒng)可隨意將激光導(dǎo)向處理部分，從而可方便地處理深孔、內(nèi)孔、盲孔和凹槽等，可進行選擇性的局部處理。

三激光熱處理在工業(yè)上的應(yīng)用及發(fā)展

由于激光熱處理有相當明顯的優(yōu)點，解決了傳統(tǒng)金屬熱處理不能解決或不容易解決的技術(shù)難題，在國內(nèi)外受到高度重視，激光熱處理得到迅速的發(fā)展。大功率CO2激光器從70年代起發(fā)展很快，先進的工業(yè)國家大功率CO2激光器已產(chǎn)品化、系列化。我國從“七五”以后相繼研制成功了千瓦級萬瓦級大功率CO2多模激光器。隨著大功率激光器的發(fā)展，用激光就可以實現(xiàn)各種形式的表面處理。它是引起材料組織結(jié)構(gòu)變化的冶金過程，其加熱時間在10-3s~10-7s的范圍內(nèi)，功率密度為每平方毫米大于0.1kw。它的應(yīng)用極為廣泛，幾乎一切金屬表面熱處理都可以應(yīng)用。目前應(yīng)用比較多的有汽車、冶金、石油、重型機械、農(nóng)業(yè)機械等存在嚴重磨損的機器行業(yè)，以及航天、航空等高技術(shù)產(chǎn)品。

激光熱處理在汽車行業(yè)應(yīng)用極為廣泛，在許多汽車關(guān)鍵件上，如：缸體、缸套、曲軸、凸輪軸、派啟發(fā)、閥座、搖臂、鋁活塞環(huán)槽等幾乎都可以采用激光熱處理。例如：美國通用汽車公司用十幾臺千瓦級CO2激光器，對換向器殼內(nèi)壁局部硬化，日產(chǎn)3萬套，提高工效四倍。我國采用大功率CO2激光器對汽車發(fā)動機進行缸孔強化處理，可延長發(fā)動機大修里程到15萬公里以上，一臺汽缸等于三臺不經(jīng)處理的汽缸。

激光熱處理在大型機車制造業(yè)已被采用，大大提高了機車壽命，主要是機車大型曲軸的激光熱處理和機車柴油機缸套和機車主簧片的激光熱處理。它們的模具制造工藝復(fù)雜，精度要求高，形狀各異，應(yīng)用廣泛，但往往因模具的壽命短而加大了成本，返修也很困難。用激光對模具表面進行熱處理，已逐漸被認識和被采用，可成倍的提高模具的壽命，又不受形狀和尺寸的限制。激光熱處理過的曲軸由于激光熱處理越來越顯示其優(yōu)越性，各種大功率CO2激光熱處理不斷問世。有些大型企業(yè)不惜代價引進國外先進設(shè)備，如大連機車車輛廠引進德國6000WCO2激光器由于大型曲軸熱處理生產(chǎn)線等。與此同時，國產(chǎn)大功率CO2激光熱處理設(shè)備銷售每年也成倍增長，激光熱處理生產(chǎn)線在各地相繼發(fā)展起來。目前比較成功的例子有大連機車車輛廠由于機車曲軸、缸套、立簧片的激光熱處理生產(chǎn)線；西安內(nèi)燃機廠柴油機缸套激光熱處理生產(chǎn)線；北京內(nèi)燃機及首都汽車公司的汽車發(fā)動機缸套激光熱處理生產(chǎn)線；長春第一汽車制造廠激光熱處理生產(chǎn)線。同時全國各地建立了不同規(guī)模的激光加工中心