1960年,美國的梅曼(Maiman)首先在實(shí)驗(yàn)室用紅寶石晶體獲得了
激光輸出,此后,
激光器件和技術(shù)獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,相繼出現(xiàn)了種類繁多的激光器,不同種類激光器件的大量涌現(xiàn),使激光技術(shù)滿足了不同行業(yè)的需要。激光標(biāo)記、激光切割、激光熱處理、激光打孔、激光焊接、激光測(cè)量等
激光加工技術(shù)在汽車工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用,并以其加工應(yīng)用范圍廣、工藝靈活多樣、加工精度高、質(zhì)量好、生產(chǎn)清潔、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化和智能化等優(yōu)點(diǎn)正逐步取代傳統(tǒng)的加工方法。汽車工業(yè)是一個(gè)需要大量加工和測(cè)試的生產(chǎn)型產(chǎn)業(yè),也是激光技術(shù)應(yīng)用最廣泛的行業(yè)之一,在汽車工業(yè)向安全、舒適、節(jié)能和環(huán)保方向發(fā)展時(shí),大規(guī)模激光技術(shù)的應(yīng)用就顯得更加迫切。
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p9 激光標(biāo)記是激光加工領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的激光技術(shù)之一,激光打標(biāo)技術(shù)是當(dāng)代高科技激光技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)晶產(chǎn)品,幾乎可以在所有材料上標(biāo)記,與傳統(tǒng)的機(jī)械刻劃等方式相比,激光打標(biāo)技術(shù)具有成本低、靈活性高的特點(diǎn),由于采用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制,其適用范圍更廣。激光打標(biāo)利用聲光Q開關(guān)將波長為1064nm的激光束調(diào)制成高峰值功率、高重復(fù)頻率的脈沖激光后,經(jīng)過響應(yīng)速度極快的X-Y振鏡掃描器,由
光學(xué)系統(tǒng)聚焦到工件表面。功率密度極高的激光束使工件表面熔融汽化形成標(biāo)記。所需標(biāo)刻的圖案由計(jì)算機(jī)編排且實(shí)時(shí)監(jiān)控,使激光束按計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的圖案掃描,可迅速準(zhǔn)確地完成所見即所得的打標(biāo)工作。
NHL9qL"qk y<g1q"F 激光作用于工件表面所產(chǎn)生標(biāo)記的牢固永久性是其突出特點(diǎn),所以激光標(biāo)記系統(tǒng)可對(duì)大批量生產(chǎn)的工件實(shí)行產(chǎn)品單個(gè)識(shí)別編號(hào),再以條行碼或者二維碼陣列標(biāo)在產(chǎn)品上,可極為有效地幫助實(shí)行生產(chǎn)工序控制、質(zhì)量控制以及防止假冒產(chǎn)品,常用來在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上制作標(biāo)識(shí)和商標(biāo)。激光打標(biāo)時(shí)與工件不接觸,對(duì)工件表面不產(chǎn)生任何機(jī)械形變,高速打標(biāo)可在生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)打標(biāo),這種特性特別適合汽車工業(yè)中的大規(guī)模的應(yīng)用,可以用于汽車零部件的高精度、快速刻劃標(biāo)記。針對(duì)汽車工業(yè)流水線生產(chǎn)的特點(diǎn),國內(nèi)有些廠商都開發(fā)出了適合汽車工業(yè)使用的專用打標(biāo)系統(tǒng),特別適合在汽車生產(chǎn)線上使用。
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#C@&2 激光熱處理是利用高功率密度的激光束對(duì)金屬進(jìn)行表面處理的方法,它可以對(duì)材料實(shí)現(xiàn)相變硬化(或稱做表面淬火、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)生用其它表面淬火達(dá)不到的表面成分、組織、性能的改變。其基本原理是用高能激光束(能量密度為103-105W/CM2)對(duì)工件表面進(jìn)行掃描,被掃描的部分材料表面急驟升溫到相變溫度,激光束離開后,被加熱的部分又很快通過母體冷卻而形成自淬火,其淬火部分呈超細(xì)化的結(jié)構(gòu)組織,硬度比淬火前提高約2.5倍,并得到0.2~1MM的淬火層深,從而提高工件的耐磨性能3~5倍。
2<FEn$n[ ;p+[R+ ) 激光束能量密度高,加熱及冷卻速度快,淬火處理后硬度極高,仍保持原有尺寸精度和粗糙度,以及激光束的強(qiáng)度、大小易于用電子自動(dòng)控制等諸多優(yōu)點(diǎn),因而可用該系統(tǒng)對(duì)汽車汽缸、活塞環(huán)、輪軸等關(guān)鍵零件進(jìn)行激光淬火處理,以大幅度提高其使用性能,在經(jīng)激光熱處理后,不必再進(jìn)行后處理,可直接送到裝配線上安裝。北京切諾基吉普車公司就建立了年處理約3萬臺(tái)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的二氧化碳激光熱處理生產(chǎn)線。北京內(nèi)燃機(jī)及首都汽車公司、長春第一汽車制造廠等大型企業(yè)都有自己的激光熱處理生產(chǎn)線。美國的TANI,G.F.BENEDICT等人以及西屋電器公司、尼桑汽車公司、日立公司等也都申請(qǐng)了
齒輪激光熱處理工藝的多項(xiàng)專利。美國通用汽車公司率先采用激光熱處理技術(shù)直接硬化缸體內(nèi)壁,取得良好效果,德國大眾、意大利菲亞特、日本豐田等一系列名車廠家都相繼將這一技術(shù)引入汽車生產(chǎn)線,大大提高了發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的耐磨性,同時(shí)改善了缸體與活塞環(huán)的配付性,使活塞環(huán)的磨損同樣減小。
'L@kZ T!7B0_ 汽缸是在高溫和具有腐蝕性的燃?xì)庵羞M(jìn)行工作的,它與活塞保持約196000帕的接觸壓力,并要承受活塞環(huán)10M/S左右的往復(fù)運(yùn)動(dòng),容易磨損、竄氣、使發(fā)動(dòng)機(jī)功率不降、油耗增加、壽命縮短;钊h(huán)、輪軸等關(guān)鍵件過去采用鍍硬鉻或噴鉬來提高硬度。如利用激光束把這些零件的外表面(深度可根據(jù)需要自動(dòng)調(diào)整、控制)加熱到相變點(diǎn)以上,發(fā)生奧氏體化后,以不出貝化體和珠光體的臨界冷卻速度以上迅速冷卻,便產(chǎn)生馬氏體轉(zhuǎn)化而硬化。當(dāng)激光停止照射后,通過熱傳導(dǎo)的自身冷卻而淬火,其表面硬度可超過HRC60,而獲得滿意的效果。
`+m:@0&L vR3\E"Zi 激光切割是利用高能激光束照射在工件表面,使被照射到的區(qū)域局部熔化,汽化或相變,從而達(dá)到切割目的。激光束經(jīng)專用
光學(xué)系統(tǒng)聚焦后能量密度極高,能夠燒熔一些硬度很高的材料,如硬質(zhì)合金、陶瓷、金剛石等,可完成常規(guī)機(jī)械加工難以實(shí)現(xiàn)的任務(wù)。激光加工屬非接觸式加工,對(duì)工件本身無機(jī)械沖擊力,工件不宜變形,熱影響區(qū)小,工件內(nèi)部不易產(chǎn)生殘余熱應(yīng)力,這對(duì)精密零件的切割更具優(yōu)勢(shì):激光束的能量和軌跡易于實(shí)現(xiàn)精密控制,因而能完成精密復(fù)雜的切割。
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