论文部分内容阅读
摘要：激光表面改性技术是材料表面强化的一项新技术，并且受到现今社会的广泛关注，此技术在社会各个领域都有运用。车辆机械零件经过表面改性处理之后，零件的耐磨性就会显著提升，并且能够使得零件的表面微观结构得到有效优化，进而使得零件的使用性能得到优化，可见，对车辆机械零件的激光表面改性进行分析具备很大的研究价值及意义。
关键词：车辆机械；零件；激光表面；改性
因为激光本身具备一定的优势，自从20世纪中期激光器的研制之后，激光就在社会各个领域中得到广泛普及。相较于其他表面处理工艺而言，激光表面处理技术的优势非常多，譬如激光熔化后形成的组织，具备良好的化学均匀性，并且晶粒极为细小，这就能够使得合金性能得到强化，优化其耐磨性能等。而正是因为激光表面改性具备这些特性，在车辆机械零件处理中得到广泛运用。
1、激光表面改性的技术特点
第一，和其它表面处理技术进行复合非常容易，并且形成第二代表面工程技术—复合表面改性技术。能够兼具传统表面改性工艺和激光表面改性的长处，并且攻克不足之处，其应用潜力非常大。
第二，因为高能量密度的激光效果，能够使得工件很快就加热至相变温度，还能够借助零件本体热传导来完成急冷，并不用对介质进行冷却处理，冷却特性非常好。相较于常规处理方式来说，这种方式处理之后的表面强化层硬度要高出15-20%。
第三，激光束能量密度非常高，并不会影响非激光照射区域，工件热变形能够借助加工基础控制到非常小的状态，后续加工余量相对较小。一些加工件用激光技术加工之后，能够直接使用。
第四，因为属于无接触加工类型，激光束的能量能够进行连续调节，不会存在惯性的影响，能够进行柔性加工。此外，激光束具备良好的可控性，运用光学的束操作技术，就能够有效地引导激光束到工件的各个部位，进而真正使得表面改性的精确性得到提升。
第五，不用在真空环境下进行，即便是在合金化处理存在较大的特殊性，仅仅需要吹惰性气体，就能够避免出现氧化与元素烧损的现象。
第六，能够推动信息化、智能化的进程，能够真正引进近代计算机、机器人等高新技术设施。
第七，属于清洁能源类型，并且生产效率相对较高，加工质量具备较强的稳定性及可靠性，生产成本相对较低，具备良好的经济效益及社会效益。
2、车辆机械零件激光表面改性
2.1、激光淬火和激光熔凝
激光淬火也被叫做激光相变硬化，其借助高能量密度激光束对零件表面进行扫描，进而使得零件表层材料能够在较短的时间内就达到相变临界点，还能够借助零件基体的热传导方式，完成冷却的过程，进而使得零件表层材料组织能够实现相变硬化的目标。因为相较于常规淬火的方式来说，激光淬火的方式中零件自行冷却的效率相对较高，并且在淬火表面能够得到细晶马氏体组织，硬度远高于常规淬火方式，并且激光淬火处理之后基体材料还会保持原本的组织状态，其韧性非常好。激光熔凝又被称作激光重熔淬火，其借助相较于激光淬火能量更大的激光束对零件表面进行扫描，能够熔化零件表层材料，还能够借助基体热传导的方式，在很短的时间内就实现冷却凝固，进而得到超细化组织。激光熔凝处理后的硬化层相对较深，并且表层缺陷部分及微裂纹被熔合，夹杂物被溶解。
在激光表面改性工艺中，激光淬火及激光熔凝是最成熟，也是现今普遍运用的两种技术，在车辆机械零件的处理中更是非常普及。
2.2、激光熔覆和激光合金化
激光熔覆系指借助在零件表层涂覆熔覆材料，在针对零件表层进行扫描时运用高能量密度的激光束，同步熔化熔覆材料和零件表层材料，熔化层在很短的时间内就冷却并且凝固，之后就构成稀释率非常小、和基体成冶金相结合的表觀涂层。激光合金化是借助高能量密度的激光束对零件表层进行扫描，熔化表面材料，添加相应的合金化元素，零件表层材料和之后添加的合金化元素混合，并且在很短的时间内就完成冷却和凝固的操作，构成高性能表面合金层。激光合金化中基体材料不断进到合金化层，合金化层和基体的结合状态始终良好，但是激光熔覆的基体材料并不会进到涂层中去，涂层材料稀释率非常小，化学构成的稳定性相对较高，涂层的性能良好。
激光熔覆及激光合金化均可以在性能不好、价格较低的基体材料上进行高性能表面涂层的制备，并且凭借涂层来替代整体合金，进而减小贵重材料的用量，使得生产费用得到节约，在活塞、活塞环、凸轮轴、齿轮等车辆机械零件的表面处理过程中得到广泛运用。
2.3、激光冲击强化和激光非晶化
激光冲击强化也被叫做激光喷丸，其是借助强脉冲激光对零件表面材料进行扫描，形成高强度压力冲击波，进而导致零件表层材料组织能够形成密集的位错架构，使得零件表面材料能够实现细晶增强的目的，还能够构成相对较高的残余压应力，进而使得机械零件的耐磨损性能得到优化，并且提升抗疲劳能力，其强化深度已经达到了传统喷丸强化深度的4～8倍。
3、结语
车辆机械零件的表面改性工艺在今后会重视节约资源、保护环境这两个方面，进而促进车辆机械零件表面改性处理行业的可持续发展。而激光表面改性工艺就是一种具备节能环保、高质低耗的特点，正在渐渐替代传统处理技术，进而广泛运用在车辆机械零件处理的行业中，这种技术的产生及优化，会在很大程度上促进车辆机械零件生产、制造的发展，使其具备节能、环保、高质、低耗的特点。
参考文献：
[1]张瑞夫，卢静，姚小龙，刘涛.抽油管杆激光表面改性研究及应用[J].石化技术，2018，25（01）：61.
[2]孙琪. AZ91D镁合金表面激光熔覆Al/TiC/Y_2O_3复合涂层的组织与性能研究[D].中北大学，2017.
[3]李小海，薛贝贝，王淑铭，张霞，黄德臣，史立秋.基于光纤激光表面改性的不锈钢微细电解加工技术[J].激光与光电子学进展，2017，54（07）：241-246.
作者简介：郭立1995-02-21，男，汉，皖安徽省安庆市，本科，研究方向：车辆工程
关键词：车辆机械；零件；激光表面；改性
因为激光本身具备一定的优势，自从20世纪中期激光器的研制之后，激光就在社会各个领域中得到广泛普及。相较于其他表面处理工艺而言，激光表面处理技术的优势非常多，譬如激光熔化后形成的组织，具备良好的化学均匀性，并且晶粒极为细小，这就能够使得合金性能得到强化，优化其耐磨性能等。而正是因为激光表面改性具备这些特性，在车辆机械零件处理中得到广泛运用。
1、激光表面改性的技术特点
第一，和其它表面处理技术进行复合非常容易，并且形成第二代表面工程技术—复合表面改性技术。能够兼具传统表面改性工艺和激光表面改性的长处，并且攻克不足之处，其应用潜力非常大。
第二，因为高能量密度的激光效果，能够使得工件很快就加热至相变温度，还能够借助零件本体热传导来完成急冷，并不用对介质进行冷却处理，冷却特性非常好。相较于常规处理方式来说，这种方式处理之后的表面强化层硬度要高出15-20%。
第三，激光束能量密度非常高，并不会影响非激光照射区域，工件热变形能够借助加工基础控制到非常小的状态，后续加工余量相对较小。一些加工件用激光技术加工之后，能够直接使用。
第四，因为属于无接触加工类型，激光束的能量能够进行连续调节，不会存在惯性的影响，能够进行柔性加工。此外，激光束具备良好的可控性，运用光学的束操作技术，就能够有效地引导激光束到工件的各个部位，进而真正使得表面改性的精确性得到提升。
第五，不用在真空环境下进行，即便是在合金化处理存在较大的特殊性，仅仅需要吹惰性气体，就能够避免出现氧化与元素烧损的现象。
第六，能够推动信息化、智能化的进程，能够真正引进近代计算机、机器人等高新技术设施。
第七，属于清洁能源类型，并且生产效率相对较高，加工质量具备较强的稳定性及可靠性，生产成本相对较低，具备良好的经济效益及社会效益。
2、车辆机械零件激光表面改性
2.1、激光淬火和激光熔凝
激光淬火也被叫做激光相变硬化，其借助高能量密度激光束对零件表面进行扫描，进而使得零件表层材料能够在较短的时间内就达到相变临界点，还能够借助零件基体的热传导方式，完成冷却的过程，进而使得零件表层材料组织能够实现相变硬化的目标。因为相较于常规淬火的方式来说，激光淬火的方式中零件自行冷却的效率相对较高，并且在淬火表面能够得到细晶马氏体组织，硬度远高于常规淬火方式，并且激光淬火处理之后基体材料还会保持原本的组织状态，其韧性非常好。激光熔凝又被称作激光重熔淬火，其借助相较于激光淬火能量更大的激光束对零件表面进行扫描，能够熔化零件表层材料，还能够借助基体热传导的方式，在很短的时间内就实现冷却凝固，进而得到超细化组织。激光熔凝处理后的硬化层相对较深，并且表层缺陷部分及微裂纹被熔合，夹杂物被溶解。
在激光表面改性工艺中，激光淬火及激光熔凝是最成熟，也是现今普遍运用的两种技术，在车辆机械零件的处理中更是非常普及。
2.2、激光熔覆和激光合金化
激光熔覆系指借助在零件表层涂覆熔覆材料，在针对零件表层进行扫描时运用高能量密度的激光束，同步熔化熔覆材料和零件表层材料，熔化层在很短的时间内就冷却并且凝固，之后就构成稀释率非常小、和基体成冶金相结合的表觀涂层。激光合金化是借助高能量密度的激光束对零件表层进行扫描，熔化表面材料，添加相应的合金化元素，零件表层材料和之后添加的合金化元素混合，并且在很短的时间内就完成冷却和凝固的操作，构成高性能表面合金层。激光合金化中基体材料不断进到合金化层，合金化层和基体的结合状态始终良好，但是激光熔覆的基体材料并不会进到涂层中去，涂层材料稀释率非常小，化学构成的稳定性相对较高，涂层的性能良好。
激光熔覆及激光合金化均可以在性能不好、价格较低的基体材料上进行高性能表面涂层的制备，并且凭借涂层来替代整体合金，进而减小贵重材料的用量，使得生产费用得到节约，在活塞、活塞环、凸轮轴、齿轮等车辆机械零件的表面处理过程中得到广泛运用。
2.3、激光冲击强化和激光非晶化
激光冲击强化也被叫做激光喷丸，其是借助强脉冲激光对零件表面材料进行扫描，形成高强度压力冲击波，进而导致零件表层材料组织能够形成密集的位错架构，使得零件表面材料能够实现细晶增强的目的，还能够构成相对较高的残余压应力，进而使得机械零件的耐磨损性能得到优化，并且提升抗疲劳能力，其强化深度已经达到了传统喷丸强化深度的4～8倍。
3、结语
车辆机械零件的表面改性工艺在今后会重视节约资源、保护环境这两个方面，进而促进车辆机械零件表面改性处理行业的可持续发展。而激光表面改性工艺就是一种具备节能环保、高质低耗的特点，正在渐渐替代传统处理技术，进而广泛运用在车辆机械零件处理的行业中，这种技术的产生及优化，会在很大程度上促进车辆机械零件生产、制造的发展，使其具备节能、环保、高质、低耗的特点。
参考文献：
[1]张瑞夫，卢静，姚小龙，刘涛.抽油管杆激光表面改性研究及应用[J].石化技术，2018，25（01）：61.
[2]孙琪. AZ91D镁合金表面激光熔覆Al/TiC/Y_2O_3复合涂层的组织与性能研究[D].中北大学，2017.
[3]李小海，薛贝贝，王淑铭，张霞，黄德臣，史立秋.基于光纤激光表面改性的不锈钢微细电解加工技术[J].激光与光电子学进展，2017，54（07）：241-246.
作者简介：郭立1995-02-21，男，汉，皖安徽省安庆市，本科，研究方向：车辆工程