当采用连续激光束时,由于激光束具有很高的能量密度,故可以使工件表层很快发生热应力应变并使表层硬度迅速增加。一般金属材料表面都是经过机械加工的,表面粗糙度很小,其反射率可达80-90%,影响金属材料表面吸收光能的效率。为了提高激光在金属表面的吸收效率,在激光硬化前需要进行表面预处理。表面预处理的方法有很多种,包括表面粗糙化、喷漆法、磷化法、氧化法、涂装法等。其中最常用的是喷漆法和磷化法。
这两种工艺都能达到表面预处理的目的,提高激光吸收效率。由于采用了喷涂和烘烤等加工方法,能很好地处理金属表面的粗糙度、氧化物或腐蚀产物层,并且不需要对工件进行预热带或者热处理,直接喷涂即可。喷涂的工艺流程简单、快速,并且效率高。其工艺流程为:把金属工件用水洗净后置于喷气或等离子体中进行加热或保温;然后再把表面涂料喷在金属表面上,经过几分钟干燥后即可得到致密、均匀的涂层。如果涂层太厚,可能会出现“烧穿”现象,一般涂层厚度为50-100微米为宜。
在喷漆法中,涂料种类繁多,新产品和配方也在不断开发。在众多的涂料中,有的配方简单,有的配方复杂,但都提高了激光淬火中的激光吸收率,大部分能达到80-98%以上,完全满足激光淬火的要求。喷涂的应用方法简单,易于操作。除喷涂外,可应用于大规模生产,也可用手工刷涂进行零星的临时加工和实验,无需增加成套设备。
在激光淬火的预处理方法中,磷化是许多机械零件加工的最后一道工序,可以作为激光处理前的表面预处理。磷化处理分为高温90-98度,中温55-70度,常温25度左右。在激光处理的过程中,由于材料不同,激光处理工艺不同,三种磷化工艺的表面预处理层(磷化膜)对激光的吸收率不同,一般认为以高中温磷化最好!
而不同的表面预处理工艺对激光的吸收也不一样,在进行激光处理前需要了解!
一般认为,表面预处理时,磷化膜厚度应小于20微米,否则可能会出现“烧穿”现象,影响后续工序的质量。
在表面预处理技术中比较成熟的是氧化法和喷涂法,但是随着各种材料的不断发展,新型材料层出不穷,如纳米级氧化物、金属陶瓷和金属涂层等新材料及新工艺层出不穷。因此对氧化技术、喷涂技术提出了更高要求。因此目前国内激光淬火设备的发展也是越来越成熟!