專利名稱：一種液體介質(zhì)下金屬表面激光加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在特殊條件下進(jìn)行激光制備的先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種在液體介質(zhì)下，利用激光制備手段獲得優(yōu)異處理區(qū)組織和特殊表面性能的方法。
背景技術(shù)：
激光是20世紀(jì)人類最偉大的發(fā)明之一，自1960年美國(guó)第一臺(tái)紅寶石激光器問世以來(lái)，激光技術(shù)及其應(yīng)用的研究一直是國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)課題。作為一種受激輻射放大的光，激光具有高亮度、高方向性、高單色性、高相干性以及特殊的空間分布性、時(shí)間控制性、偏振特性等特點(diǎn)，在制造、測(cè)量、醫(yī)學(xué)、通信、交通、能源、環(huán)境、教育等各行各業(yè)被廣泛應(yīng)用。激光加工技術(shù)是一種高度柔性和智能化的先進(jìn)加工技術(shù)，被譽(yù)為“萬(wàn)能加工工具”，“未來(lái)制造技術(shù)的共同加工手段”，為材料/機(jī)械加工領(lǐng)域提供了一種經(jīng)濟(jì)效益顯著而生產(chǎn)效率又很高的、制造方法。目前，激光加工技術(shù)正以前所未有的速度向航空航天、機(jī)械制造、石化、船舶、冶金、電子、信息等領(lǐng)域擴(kuò)展，并深刻地影響著各國(guó)科技水平。激光加工技術(shù)主要包括激光打孔、激光切割、激光焊接、激光相變、激光熔凝、激光熔覆與合金化、激光打標(biāo)、激光雕刻等，其不同的功能是通過激光與材料交互時(shí)產(chǎn)生的熱學(xué)效應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。激光在材料的相變點(diǎn)以下加熱，材料不發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，可作為材料局部傳熱和調(diào)質(zhì)處理的一種手段；激光在相變點(diǎn)以上、低于熔點(diǎn)階段加熱，材料發(fā)生固態(tài)相變，主要獲得激光相變硬化的功能；激光在熔點(diǎn)以上、低于汽化點(diǎn)階段加熱，材料受照射區(qū)熔化形成熔池，熔池外主要是傳熱，熔池內(nèi)存在三種物理過程傳熱、對(duì)流和傳質(zhì)，該階段主要獲得激光熔凝、激光焊接、激光熔覆和合金化、激光打標(biāo)等功能；激光在材料汽化點(diǎn)以上加熱，材料局部區(qū)域汽化并形成等離子體，此時(shí)可獲得激光切割、激光雕刻等功能。利用激光相變、熔凝、熔覆及合金化等方法，可改變材料表面的組織結(jié)構(gòu)、物理性能、應(yīng)力狀態(tài)和化學(xué)成分等，從而改變材料的表面性能，如耐磨、抗疲勞、抗腐蝕、抗氧化等，進(jìn)而提高零部件的使用壽命并擴(kuò)大材料的應(yīng)用范圍，該方法統(tǒng)稱為激光表面處理技術(shù)。激光表面處理技術(shù)以在金屬材料表面的應(yīng)用最為廣泛。實(shí)際上，激光對(duì)金屬材料表面處理，是一個(gè)急冷急熱的熱處理過程或熔化區(qū)域快速凝固的非平衡結(jié)晶過程。與常規(guī)熱處理和凝固相比，激光對(duì)材料表面的加熱速度和冷卻速度要高得多，加熱速度可達(dá)104-106°c /S，冷卻速度達(dá)104-108°c /S，最終獲得晶粒度更細(xì)小、位錯(cuò)密度更高、固溶含碳量更多的優(yōu)異處理區(qū)組織，從而實(shí)現(xiàn)材料表面功能的優(yōu)化。目前，激光表面處理技術(shù)大都在空氣介質(zhì)中對(duì)材料表面進(jìn)行加工處理，激光以很高的能量密度，透過介質(zhì)氣體(空氣)后照射至材料表面，在排除由于材料表面光反射而損失的反射光能量后，剩余的入射光被材料吸收而貢獻(xiàn)于激光輻照熱效應(yīng)。盡管受激光照射的處理區(qū)組織在快速冷卻或非平衡結(jié)晶過程中具有許多較平衡結(jié)晶更優(yōu)越的典型特征，但因激光參數(shù)、基體材料自身物理化學(xué)性能不同，處理區(qū)組織乃至其功能特性也會(huì)差異很大，因此，激光表面處理技術(shù)仍有很大空間可進(jìn)一步改進(jìn)或通過其它方法的組合，實(shí)現(xiàn)多元化制備。目前需要在以下主要方面進(jìn)行改進(jìn)
a)冷卻方式主要為材料的自冷卻，冷卻速度受基體材料自身的熱物理性能限制；b)因伴隨氧化反應(yīng)，空氣介質(zhì)中激光與材料交互出現(xiàn)熱反應(yīng)較劇烈，材料表面很易出現(xiàn)飛濺、氣蝕、氣化等現(xiàn)象；c)因處理后可能會(huì)造成材料表面熱應(yīng)力過大、出現(xiàn)裂紋等缺陷造成材料表面性能下降。在傳統(tǒng)激光表面處理的基礎(chǔ)上，為了獲得更佳的處理區(qū)組織和更優(yōu)異的表面性能，使其晶粒更精細(xì)，耐磨性、抗疲勞性和力學(xué)性能等使用性能和機(jī)械性能進(jìn)一步提高；同時(shí)克服空氣介質(zhì)中加工的缺點(diǎn)和不足，拓寬激光加工的使用范圍，滿足資源節(jié)約型社會(huì)的建設(shè)需要，提出了本發(fā)明的技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容
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針對(duì)空氣介質(zhì)中激光加工的不足，同時(shí)為滿足現(xiàn)在社會(huì)對(duì)材料使用性能和機(jī)械性能強(qiáng)烈需求，本發(fā)明的目的是提出了一種液體介質(zhì)下金屬表面激光加工方法。該方法可使經(jīng)液體介質(zhì)下激光加工金屬表面獲得優(yōu)異處理區(qū)組織和功能表面。通過提高處理區(qū)的冷卻速度，獲得更加精細(xì)的組織結(jié)構(gòu)，從而獲得更加優(yōu)異的表面性能，使材料的使用范圍更加廣泛，適應(yīng)更加苛刻的服役環(huán)境，延長(zhǎng)其使用壽命，進(jìn)而節(jié)約資源。同時(shí)，克服空氣介質(zhì)中激光加工的缺點(diǎn)和不足。本發(fā)明的上述目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)將部件或試件浸沒于具有一定溫度的液體介質(zhì)中，待加工工件表面朝上，至液面一定厚度(液膜厚度)，激光透過待加工工件表面的液膜，照射待加工工件表面從而實(shí)現(xiàn)液體介質(zhì)下的激光加工。液體介質(zhì)包括水、水溶液以及其它在激光照射下不發(fā)生燃燒反應(yīng)的液體。待加工工件表面液膜厚度范圍為0. I 5mm ;液體介質(zhì)溫度為室溫至100°C。進(jìn)行加工的激光參數(shù)為光斑模式_脈沖；功率密度2X106 9. 5X107J/cm2 ;脈沖寬度0. 5 20ms ;頻率1 IOHz ;部件相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度0. 2 2mm/s0所述液體介質(zhì)的溫度由溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，溫度控制系統(tǒng)由人機(jī)界面系統(tǒng)、溫度測(cè)量元件、信號(hào)采集器以及供水系統(tǒng)等組成。人機(jī)界面系統(tǒng)中的判斷控制器根據(jù)實(shí)驗(yàn)所需的液體介質(zhì)的溫度和溫度測(cè)量元件反饋的瞬時(shí)溫度信號(hào)對(duì)介質(zhì)的溫度進(jìn)行判定，根據(jù)溫度測(cè)量元件反饋的瞬時(shí)信號(hào)判斷介質(zhì)溫度是否在實(shí)驗(yàn)初始設(shè)定的溫度范圍之內(nèi)，如果介質(zhì)溫度高于設(shè)定的溫度，控制器將發(fā)出信號(hào)調(diào)控進(jìn)、排液體閥門的開啟，啟動(dòng)供水系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)冷熱液體介質(zhì)的等流量交換，保證實(shí)驗(yàn)在初始設(shè)定的溫度下進(jìn)行。所述液體介質(zhì)膜的厚度由液體膜厚度控制系統(tǒng)控制，液體膜厚度控制系統(tǒng)由人機(jī)界面系統(tǒng)、液面高度測(cè)量元件、信號(hào)采集器以及供水系統(tǒng)等組成。液膜厚度由人機(jī)界面系統(tǒng)中的判斷控制器根據(jù)液面高度檢測(cè)元件和試件臺(tái)與試件的高度差計(jì)算得出。人機(jī)界面系統(tǒng)中的判斷控制器根據(jù)初始設(shè)定的液體介質(zhì)膜厚度和液面高度檢測(cè)元件反饋的瞬時(shí)信號(hào)對(duì)厚度進(jìn)行時(shí)時(shí)的檢測(cè)判定，當(dāng)液體介質(zhì)膜的厚度因蒸發(fā)等原因造成液膜的厚度減少，控制器將發(fā)出信號(hào)調(diào)控進(jìn)、排液體閥門的開啟，啟動(dòng)供水系統(tǒng)，對(duì)液體的損失量進(jìn)行補(bǔ)充，保證工件在相同的液體膜厚度下進(jìn)行加工。本發(fā)明不僅能夠在靜態(tài)液體介質(zhì)條件下進(jìn)行，還能夠通過控制系統(tǒng)的控制實(shí)現(xiàn)在一定速度下的動(dòng)態(tài)液體介質(zhì)條件下進(jìn)行激光加工，滿足工件的不同的加工需求，而且通過液體流量測(cè)量元件能感知液體介質(zhì)的瞬時(shí)流速。為利用液體介質(zhì)作為不同的工作載體，可靈活調(diào)節(jié)液體介質(zhì)溫度。若以提高激光加工區(qū)的冷卻速度為目的，可將介質(zhì)溫度設(shè)定為室溫狀態(tài)；若以預(yù)熱部件為目標(biāo)，則可通過人機(jī)界面將介質(zhì)溫度設(shè)定為室溫至100°c，加熱元件將啟動(dòng)加熱液體介質(zhì)，達(dá)到預(yù)熱的目的。以上方案完成按如下工作流程框圖實(shí)施，如圖I所示。本發(fā)明的實(shí)施通過如下控制器完成該控制器包括液體介質(zhì)溫度控制系統(tǒng)、液體膜厚度控制系統(tǒng)以及流速測(cè)量裝置。液面高度測(cè)量元件、介質(zhì)溫度測(cè)量元件、加熱元件、液體介質(zhì)流速測(cè)量元件以及信號(hào)采集裝置和供水系統(tǒng)通過與人機(jī)界面的連接，通過人機(jī)界面中的輸入編輯器實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)所需數(shù)據(jù)的設(shè)定，通過判斷控制器實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)實(shí)驗(yàn)條件的 控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所需的液體介質(zhì)溫度、液膜厚度以及流速的控制，從而使本發(fā)明得以實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的操作過程如下I)將試件安裝在試件臺(tái)上，并檢查實(shí)驗(yàn)裝置線路；2)設(shè)定實(shí)驗(yàn)所需液體介質(zhì)的參數(shù)液膜厚度、液體介質(zhì)溫度、液體介質(zhì)狀態(tài)(流速)；3)設(shè)定滿足實(shí)驗(yàn)要求的激光加工參數(shù)光斑模式、功率密度、脈沖寬度、頻率、部件相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度；4)開啟激光器對(duì)試件進(jìn)行加工直至加工完畢關(guān)閉激光器。本發(fā)明具有以下顯著效果(I)獲得更快的冷卻速度。由于液體介質(zhì)的比熱和熱傳導(dǎo)率的作用，通過液體介質(zhì)的對(duì)流傳熱，加快了工件處理區(qū)熱量的傳輸，從而使工件的冷卻速度相對(duì)工件的自冷卻具有更大的提聞。(2)獲得更加精細(xì)的加工區(qū)組織。因液體介質(zhì)的加入，加快了工件激光處理區(qū)的冷卻速度，提高了成分過冷，同時(shí)抑制了處理區(qū)晶粒的形核與長(zhǎng)大，從而使處理區(qū)的晶粒更精細(xì)，個(gè)別基體材料的處理區(qū)晶粒度達(dá)到納米級(jí)。(3)獲得更加優(yōu)異的表面性能。因處理區(qū)組織更精細(xì)，工件表面的耐磨性、耐腐蝕性、抗熱疲勞性等表面性能更加優(yōu)異。(4)避免空氣介質(zhì)中加工的缺陷。液體介質(zhì)的屏障作用防止飛濺、氣蝕、氣化、熱反應(yīng)(氧化反應(yīng))劇烈等現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)液體介質(zhì)能夠使散熱均勻，降低工件表面的熱應(yīng)力，減少裂紋的出現(xiàn)。


圖I :工作流程框圖。圖2:加工示意圖。圖3 :冷卻速度柱狀圖(°C /s)。圖4 :空氣介質(zhì)和流動(dòng)水介質(zhì)下不同水膜厚度GCrl5軸承鋼激光處理效果圖，其中圖4A :處理區(qū)表面掃描電鏡圖4B:硬度分布曲線。圖5 :空氣介質(zhì)和靜止水介質(zhì)下不同水膜厚度激光處理蠕墨鑄鐵表面的摩擦磨損性能圖，其中圖5A :不同介質(zhì)下磨損量對(duì)比柱狀圖；圖5B :不同介質(zhì)對(duì)蠕墨鑄鐵摩擦系數(shù)曲線。圖6 :空氣介質(zhì)和靜止水介質(zhì)下不同水膜厚激光處理H13鋼表面的磨損形貌對(duì)比圖。圖2中1、液面高度測(cè)量元件；2、液面；3、加熱元件；4、激光加工終端；5、液體溫度測(cè)量元件；6、試件；7、液體流速測(cè)量元件；8、盛水裝置；9、工作臺(tái)
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一空氣和靜止水介質(zhì)下不同水膜厚度蠕墨鑄鐵激光處理區(qū)冷卻速度。利用圖2所示部件及程序進(jìn)行水膜介質(zhì)下激光表面制備，并選擇空氣介質(zhì)下制備試樣作為參考樣。試件材質(zhì)為蠕墨鑄鐵，試件尺寸為20X 10X IOmm3 ;激光參數(shù)為脈沖頻率3Hz，脈寬5ms，激光單脈沖能量71J，光斑直徑為0. 7mm,離焦量5mm。處理試件類型分別為空氣介質(zhì)處理，和3mm水膜介質(zhì)處理。水介質(zhì)的溫度為室溫25°C。結(jié)合各試件在不同條件下加工的處理區(qū)組織特點(diǎn)，利用激光與材料交互的傳熱原理計(jì)算了不同加工介質(zhì)和介質(zhì)厚度下處理區(qū)的冷卻速度，如圖3所示。相比空氣介質(zhì)，水膜介質(zhì)的加入明顯提高了處理區(qū)的冷卻速度，水膜厚度的不同對(duì)冷卻速度有很大影響，水膜厚度越大，冷卻速度越快。超過一定水膜厚度闞值，因大部分熱量被水介質(zhì)吸收而達(dá)不到激光處理的效果。實(shí)施例二 空氣介質(zhì)和流動(dòng)水介質(zhì)下不同水膜厚度GCr 15軸承鋼激光處理效果。利用圖2所示部件及程序進(jìn)行水膜介質(zhì)下激光表面制備，并選擇空氣介質(zhì)下制備試樣作為參考樣。試件GCrl5軸承鋼化學(xué)成份(百分含量)為C 0. 95、Si 0. 2、Mn 0. 3、Cr I. 35、P〈0. 027、S〈0. 02。GCrl5軸承鋼標(biāo)準(zhǔn)試件尺寸為20 X 10 X IOmm3 ;激光參數(shù)為:脈沖頻率為1Hz，脈寬為5ms，輸入單脈沖能量78J，光斑直徑為0. 7mm，離焦量為5mm。水膜厚度分別設(shè)定為lmm、2mm、3mm ;水流速度為0. 5mm/s ;水介質(zhì)溫度為室溫25°C。采用FEI XL-30FEG ESEM型場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡分別對(duì)處理后試件a (Imm水膜)、b(2mm水膜)、c(3mm水膜)、d(空氣介質(zhì))的表面形貌進(jìn)行觀察，如圖4A所示。由圖可見，激光水膜介質(zhì)下制備可獲得高度細(xì)化胞狀晶，處理區(qū)顯微組織與空氣介質(zhì)下截然不同。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，一些顆粒尺寸達(dá)到納米級(jí)尺度范疇，且隨著水膜厚度的增加，納米顆粒的尺寸顯著減小，其變化趨勢(shì)如圖4A(a)-(c)所示。Imm水膜厚度下處理區(qū)晶粒較粗，無(wú)納米晶；2mm水膜厚度下處理區(qū)大部分顆粒都極為細(xì)小，達(dá)到納米級(jí)；而3mm水膜厚度下激光處理區(qū)絕大部分為納米晶。采用美國(guó)HXD-1000型全自動(dòng)顯微硬度計(jì)對(duì)制備好的a、b、c、d四個(gè)試件處理區(qū)進(jìn)行硬度測(cè)量，測(cè)量點(diǎn)間距約為25iim，加載載荷50g，加載時(shí)間5s，誤差為±25HV，其結(jié)果如圖4B所示。由圖可見，水膜介質(zhì)下激光處理后的試件硬度明顯高于空氣介質(zhì)；隨著水膜厚度的增加，試件的硬度值也逐漸增加，在3mm水膜中處理的硬度值最高。
實(shí)施例三空氣介質(zhì)和靜止水介質(zhì)下不同水膜厚度激光處理蠕墨鑄鐵表面的摩擦磨損性能。
利用圖2所示部件及程序進(jìn)行水膜介質(zhì)下激光表面制備，并選擇空氣介質(zhì)下制備試樣作為參考樣。試件蠕墨鑄鐵(CGI)的化學(xué)成分(百分含量)為C 3. 56、Si 2. 56、Mn0. 75,PO. 03,S 0. 03, Re 0. 02,Mg 0.02。蠕墨鑄鐵(CGI)標(biāo)準(zhǔn)試件尺寸為 20 X 10 X IOmm3 ;激光參數(shù)為脈沖頻率為1Hz，脈寬為5ms，輸入單脈沖能量71J，光斑直徑為0. 7mm，離焦量為5mm。水膜厚度分別為lmm、2mm、3mm ;水膜為靜止?fàn)顟B(tài)；水介質(zhì)溫度為室溫25°C。對(duì)制備好的試件進(jìn)行了常溫摩擦磨損試驗(yàn)，摩擦副材料選用調(diào)質(zhì)處理的45號(hào)鋼，平均洛式硬度50HRC，載荷12Kg，轉(zhuǎn)速SSOrOiiinr1，磨損時(shí)間30min ;采用FA2004型電子天平(精度0. OOOlg)測(cè)量試樣磨損前后的質(zhì)量，其磨損量如圖5A。由圖可見，水下激光處理后試樣的磨損量均低于空氣中處理，其中和3mm水膜厚度中激光處理獲得試樣的磨損量比空氣中處理的試樣分別減小20. 51%、41. 02%、51. 28%。圖5B為試驗(yàn)測(cè)得的摩擦系數(shù)。在磨損的初始階段，摩擦系數(shù)迅速增加，但隨著摩擦過程的深入，摩擦系數(shù)逐漸趨于穩(wěn)定；水膜介質(zhì)下激光處理后試樣在磨損過程中可獲得較小的磨擦系數(shù)，而且處理區(qū)使得摩擦應(yīng)力分布更加均勻，從而得到穩(wěn)定的摩擦系數(shù)。 實(shí)施例四空氣介質(zhì)和靜止水介質(zhì)下不同水膜厚度激光處理H13鋼表面的磨損形貌。利用圖2所示部件及程序進(jìn)行水膜介質(zhì)下激光表面制備，并選擇空氣介質(zhì)下制備試樣作為參考樣。試件H13鋼的化學(xué)成分(百分含量)為C 0. 36、Si I. 09、Mn 0. 32、Cr5012,Mo I. 32,P 0. 023,S 0.025。H13鋼標(biāo)準(zhǔn)試件尺寸為20X 10X 10mm3 ;激光參數(shù)為脈沖頻率為1Hz，脈寬為5ms，輸入單脈沖能量71J，光斑直徑為0. 7mm，離焦量為5mm。水膜厚度分別為lmm、2mm、3_ ;水膜為靜止?fàn)顟B(tài)；水介質(zhì)溫度為室溫25°C。 對(duì)制備好的試件a (空氣介質(zhì))、b (Imm水膜)、c (2mm水膜)、d (3mm水膜)進(jìn)行了常溫摩擦磨損實(shí)驗(yàn)，摩擦副材料選用調(diào)質(zhì)處理的45號(hào)鋼，平均洛式硬度50HRC，載荷12Kg，轉(zhuǎn)速350r (min)-l,磨損時(shí)間30min。利用掃描電鏡對(duì)磨損后的形貌進(jìn)行了掃描,如圖6所示。由圖可見，空氣介質(zhì)下激光處理試樣其表面材料塑性變形嚴(yán)重，脫落的磨屑在磨損過程中粘附于摩擦面，存在固相焊合并伴隨有大量犁溝，表現(xiàn)出粘著磨損和磨粒磨損的特征，這種情況下磨損量最大；而在水膜介質(zhì)下激光處理后的試件，基本沒有磨屑粘附，主要是犁溝凹槽，并隨著水膜厚度的增加，犁溝的數(shù)量和深度均減少。實(shí)施例五靜止水介質(zhì)下相同水膜厚度不同水介質(zhì)溫度激光處理蠕墨鑄鐵的處理效果。利用圖2所示部件及程序進(jìn)行水膜介質(zhì)下激光表面制備。試件材質(zhì)為蠕墨鑄鐵，試件尺寸為20 X 10 X IOmm3 ;激光參數(shù)為脈沖頻率3Hz，脈寬5ms，激光單脈沖能量71J，光斑直徑為0. 7mm，離焦量5mm。水膜厚度為I. 5mm ;將加工前水介質(zhì)溫度提高至100°C。通過對(duì)加工后試件剖面的高倍顯微鏡觀察，與室溫25°C條件下相比，水介質(zhì)溫度為100°C時(shí)，激光處理區(qū)內(nèi)及與基體界面處的裂紋明顯減少，處理區(qū)與基體連接處過渡更平順，顯微組織的晶粒尺寸有所增大，但變化不明顯。從而可知，水介質(zhì)溫度為100°C時(shí)，對(duì)待加工其預(yù)熱作用，激光處理區(qū)的殘余熱應(yīng)力將有所降低。
權(quán)利要求
1.ー種液體介質(zhì)下金屬表面激光加工方法，其特征在于，加工過程按一下步驟進(jìn)行將部件或試件浸沒于具有一定溫度的液體介質(zhì)中，待加工エ件表面朝上，至液面有一定液膜，激光透過待加工エ件表面的液膜，照射待加工エ件表面進(jìn)行液體介質(zhì)激光加工； 所述液體介質(zhì)包括水、水溶液以及其它在激光照射下不發(fā)生燃燒反應(yīng)的液體； 所述待加工エ件表面的液膜厚度范圍為0. I 5mm ; 液體介質(zhì)溫度為室溫至100°C ； 進(jìn)行加工的激光參數(shù)為光斑模式-脈沖；功率密度_2 X IO6 9. 5X107J/cm2 ;脈沖寬度-0. 5 20ms ;頻率-I IOHz ;部件相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度-0. 2 2mm/s。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種液體介質(zhì)下金屬表面激光加工方法，其特征在于，利用 液面高度測(cè)量元件和溫度測(cè)量元件，獲得待加工エ件表面液體介質(zhì)膜厚度和溫度的瞬時(shí)數(shù)據(jù)，通過控制器控制進(jìn)、排液體閥門，自動(dòng)調(diào)節(jié)液體介質(zhì)厚度和溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種液體介質(zhì)下金屬表面激光加工方法，其特征在于，液膜在靜止?fàn)顟B(tài)和流動(dòng)狀態(tài)形成，并通過流速測(cè)量元件感知瞬時(shí)流動(dòng)速度，通過控制進(jìn)排液閥門進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，所述流動(dòng)速度范圍為0. I 0. Ws0
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種液體介質(zhì)下金屬表面激光加工方法，其特征在于，所述液體介質(zhì)溫度視加工目標(biāo)不同可調(diào)，若以提高加工區(qū)的冷卻速度為目標(biāo)，將液體介質(zhì)溫度設(shè)定為室溫狀態(tài)；若以預(yù)熱部件為目標(biāo)，則可將液體介質(zhì)溫度設(shè)定為室溫至100°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在液體介質(zhì)下對(duì)部件、試件進(jìn)行激光表面加工的方法，特別涉及在液體介質(zhì)下，利用激光制備手段獲得優(yōu)異處理區(qū)組織和特殊表面性能的一種液體介質(zhì)下金屬表面激光加工方法方法。具體實(shí)施過程為將部件或試件浸于裝有某種液體的容器中，激光終端透過部件或試件表面的液體水膜，照射待加工試件或部件表面。通過調(diào)節(jié)液面高度、液流速度和溫度，可實(shí)現(xiàn)對(duì)部件或試件的不同加工需求。該方法可作為優(yōu)化激光加工區(qū)組織的方法，亦可對(duì)待加工部件或試件進(jìn)行預(yù)熱處理，從而獲得理想的表面機(jī)械性能和特殊功能。
文檔編號(hào)C21D1/09GK102732695SQ20121020855
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月23日
發(fā)明者任露泉, 周宏 , 常芳, 張寶玉, 張志輝, 楊肖, 王亮 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)