探讨大功率激光切割加工技术

激光切割是由电子放电作为供给能源，通过He、N2、CO2等混合气体为激发媒介，利用反射镜组聚焦产生激光光束，从而对材料进行切割。

激光切割的过程：在数控程序的激发和驱动下，激光发生器内产生出定模式和类型的激光，经过光路系统传送到切割头，并聚焦于工件表面，将金属熔化；同时,喷嘴从与光束平行的方向喷出辅助气体将熔渣吹走；在由程控的伺服电机驱动下，切割头按照预定路线运动，从而切割出各种形状的工件。

大功率激光切割具有亮度高、单色性和方向性好的点，与常规热源相比其能量高度集中，能量密度可控，因此可进行多种精密加工。其主要加工技术：激光表面改性、激光毛化、激光切割、激光焊接等。

激光切割表面改性是利用大功率激光束和材料技术，改变工件表面的性能，根据工况条件的需要，赋予其耐磨（常温或高温）、抗疲劳、耐腐蚀等性能。根据冶金行业点，目前已研发出激光纳米陶瓷合金化、激光相变强化技术（激光淬火）、激光熔覆修复等技术。

激光纳米陶瓷合金化技术采用高能量密度的激光束快速扫描金属表面，使预置于工件表面的纳米陶瓷粉末及表层金属快速熔化，并随即在基材表面迅速凝固形成深度为0.5～0.7㎜的超细化、高强韧性金属陶瓷合金化组织，激光合金化组织具有很好的抗高温磨损性能和抗冷热疲劳性能。该技术主要用于修复因热磨损和热疲劳而损坏的部件如热轧辊、导卫、连铸辊、高温风机等。

激光相变强化技术采用高能量密度的激光束快速扫描工件表面，使其表层金属温度迅速升高至相变点以上，随即通过金属基体的热传导作用迅速冷却，在表层形成深度0.5～2.0㎜的超细化的淬火组织。其硬度高达HRC60～70，且具有良好的韧性。

激光表面强化技术可根据工件使用要求精度控制强化层的位置、面积、硬度和深度，且强化层硬度均匀性好、工件变形小且不损伤表面，达到的性能是传统工艺无法比拟的。工件经激光表面强化处理后，表面耐磨性及抗粘着性能大幅度提高。该技术主要用于修复常温磨损的部件如校直辊、各种轴、筛辊、破碎辊等。

激光熔覆修复技术是利用大功率高能量激光束聚集能量且能量高的点，瞬间将被加工表面微熔，同时使零件表面预置或与激光同步自动送置的合金粉末完熔化，激光束扫描后快速凝固，获得与基体冶金的致密覆层，恢复零件的形状和尺寸。激光熔覆层与基体为冶金结合，结合强度不低于原基材的90%。

激光熔覆技术解决了传统电焊、氩弧焊等热加工过程中不可避免的热变形、热疲劳损伤等系列技术难题，同时也解决了传统电镀、喷涂等冷加工过程中熔覆层与基体结合强度差的矛盾。该技术主要用于修复各种损坏程度较深的零部件。