在激光噴丸參數對殘余應力分布影響規律方面, 周建忠 、 胡永祥 等分別以 2024 – T3 鋁合金和 35CD4 50HRC 鋼為研究對象, 通過有限元模擬發 現, 材料表面殘余壓應力隨著沖擊次數的增加而增 加, 壓應力影響層深度也隨之增加。 陳瑞芳等[6] 借 助 ANSYS 軟件對激光噴丸 40Cr 鋼試樣分析發現,材料表面殘余壓應力隨沖擊波峰值壓力的增加而增 加, 當峰值壓力增加至一定值時, 材料表面殘余壓 應力達到最大并不再增加。 黃舒等[7] 利用 ABAQUS軟件對 6061 – T6 鋁合金試樣模擬分析發現, 試樣殘余應力場隨光斑尺寸的增加而增加。 錢紹祥等通過激光沖擊 AISI202 不銹鋼焊接接頭試驗發現, 提高光斑搭接率可以優化激光噴丸后焊接接頭的應 力分布, 提高材料表面壓應力水平。 掌握不同激光 噴丸參數對材料表面殘余應力分布的影響規律有助 于激光噴丸在實際操作過程中更好地運用。
本文以飛機常用 7075 航空鋁合金靶材為研究對 象, 利用有限元軟件 ABAQUS 對激光噴丸過程進行 數值模擬, 分析 7075 鋁合金靶材在不同峰值壓力、 沖擊次數、 光斑大小及搭接率等條件下材料表面殘 余應力分布情況, 獲取各不同工藝參數對材料表面 及內部殘余應力分布的影響規律, 為實際的飛機維 修工作奠定一定的理論基礎。
1 沖擊波壓力模型
由于激光噴丸過程中, 沖擊波對材料的作用過程極為復雜, 因而難以運用有限元軟件 ABAQUS 對 其進行精確的數值模擬。 目前, 國內外學者一般選 擇將沖擊波對材料作用等效為隨時間變化的壓力對 材料的作用。 1990 年, Fabbro R 等通過對毫米尺度 約束模型下沖擊波的半理論研究, 提出沖擊波峰值 壓力與激光功率密度的關系如下 :
式中: Pmax 為峰值壓力; α 為等離子體的比熱比; Z 為固體靶及約束層對沖擊波的聲阻抗; I0 為激光功 率密度。
Zhang W W 等沿用 Fabbro R 等的理論, 但其認 為激光能量隨其與光斑中心距離呈準高斯分布趨勢, 并得到沖擊波峰值壓力隨空間分布關系如下 :
式中: r 為某點與光斑中心距離; R 為光斑半徑。 本文采用式 (2) 對沖擊波峰值壓力隨空間分 布關系進行計算, 采用的激光器基本參數為光斑能 量2J,脈寬≤10ns,焦點直徑Ф2mm,通過計算 可得, 光斑中心處沖擊波峰值壓力最大可達到3. 4 GPa。
Peyre P 等通過試驗研究發現, 沖擊波壓力作用時間為激光脈寬的 3 ~ 4 倍。 本文所采用激光 器脈寬為 10 ns, 故而沖擊波壓力作用時間可取30ns模擬采用的沖擊波壓力隨時間變化曲線如圖1所示。
2 材料的本構模型
激光噴丸是利用短脈沖?(幾十?ns)、?高峰值功 率密度?( > 109?W·cm?– 2?)?的激光束輻射金屬材料 表面,?其應變速率極高?( >10的6次方?/S)。?激光噴丸過 程中,?由于金屬材料表面吸收層的隔熱作用,?金屬 材料的塑性變形可看做冷變形,?材料表面只受到沖 壓力的作用。?材料屈服強度和流體應力隨著應變率 的提高而提高,?而硬化率則會隨之降低,?因此,?可 近似采用理想彈塑性材料模型。?在一維應變條件下,?材料的初始屈服極限應力可定義為?Hugoniot?彈性極 限?(σHEL)。?當材料中應力波壓力小于?σHEL?時,?材 料處于彈性極限范圍內,?只會發生彈性變形;?當壓 力大于?σHEL?時,?材料將產生無法恢復的塑性變形;?當材料中應力波壓力達到?σHEL?時,?材料產生屈服。?材料的動態屈服強度?σr?計算式如下?:
式中: v 為材料的泊松比。 7075 航空鋁合金機械性能如表 1 所示 。
3 有限元模型的建立
激光沖擊處理 7075 鋁合金靶材, 由于激光光斑為圓形, 其在材料表面的壓力作用區域亦為圓形, 且沖擊波壓力成中心對稱, 為提高計算機運算速率, 僅對模型1/2進行建模。 本文在建模時, 將模型簡 化為20 ×8 ×4 的立方體, 如圖2 所示, 其中1/2 圓 形為沖擊波壓力作用范圍。 胡永祥[13] 通過研究發 現, 激光噴丸沖擊波主要沿縱向傳播, 因而對縱向 網格尺寸要求遠遠高于橫向網格。 在橫向上, 對激 光噴丸區域, 采用R/Lxy =20 (Lxy為激光噴丸模型 橫向尺寸大小) 進行網格劃分。 縱向上, 越靠近激 光沖擊區域表面需要越細的網格, 而對靠近下表面 的網格尺寸要求較低。 因此, 本文采用 single 的布 種方法, 從模型上表面到下表面, 其種子分布間 距呈等比數列遞增。 為提高運算效率, 對模型非 關鍵部分選用較為粗大的網格進行劃分。 得到的 激光噴丸有限元模型如圖 2 所示, 其單元類型為 C3D8R, 單元數量為 137025, 模型的剖面設置為 對稱邊界。
4 模擬結果及分析
利用有限元軟件 ABAQUS 對激光噴丸過程進行 數值模擬, 當沖擊波峰值壓力為 2. 04 GPa、 光斑直 徑為 Ф4 mm、 脈寬為 10 ns 時, 最終得到的穩定殘 余應力場如圖 3 所示。
圖 4 為激光噴丸后 7075 鋁合金沿表面方向及深度方向的殘余應力分布曲線。 由圖 3 及圖 4a 可知,當沖擊波峰值壓力為 2. 04 GPa 時, 材料表面殘余應力最大值出現在光斑中心處, 即圖 4a 中的 A 點處,為 – 315. 9 MPa。 隨著距光斑中心距離的增加, 材料表面殘余壓應力逐漸減小, 其原因主要是光斑中心處激光功率密度較高, 產生沖擊波峰值壓力較大, 而邊緣處激光功率密度較低, 產生的沖擊波壓力也較小, 造成光斑中心殘余壓應力較大
而邊緣處殘余應力較小。 在距光斑中心 1 mm 處, 即圖 4a 中 B 點處, 材料表面殘余壓應力減小為 -237.7MPa。 在光斑邊緣處, 如圖4a中C點所 示, 材料表面殘余壓應力進一步減小為 – 30. 9 MPa。 由圖 4b 可知, 材料內部殘余壓應力隨著深 度的加深而逐漸減小,約在0.37mm處(圖4b中 D 點) 減小為 0, 即殘余壓應力影響層深度為 0. 37mm。 當深度進一步加深時材料內部出現殘余拉應力并逐漸較小為 0。
5 激光噴丸參數對殘余應力分布的 影響規律
5. 1 沖擊波峰值壓力對殘余應力分布的影響規律 沖擊波峰值壓力大小是影響殘余應力分布的一 個關鍵性因素。 由激光器基本參數并根據式 (2) 計算可知, 激光器所能提供的最大沖擊波峰值壓力 為 3. 4 GPa, 在模擬時選取沖擊波峰值壓力應小于
該值。?選取沖擊波峰值壓力?P?分別為?0. 5Pmax, 0. 6Pmax, 0. 7Pmax, 0. 8Pmax, 0. 9Pmax,?即?1. 7, 2. 04, 2. 38, 2. 72?和3. 06 GPa?進行有限元模擬,?其 他激光噴丸參數為:?沖擊波壓力作用時間?30 ns、?光 斑大小?Ф4 mm、?沖擊?1?次,?得到不同峰值壓力下殘余應力?σx?沿表面方向及深度方向分布曲線,?如圖?5所示,?由圖?5?可以給出以下結果。
(1)?沖擊波峰值壓力的大小對材料表面及內部 殘余應力分布有較大的影響。?當峰值壓力為1. 7 GPa時,?材料表面殘余壓應力最大值為?– 196. 3 MPa,?位于光斑中心處; 材料表面最大殘余壓應力隨沖擊波 峰值壓力的增加而增加。 當沖擊波峰值壓力為 2. 72 GPa 時, 材料表面峰值壓力達到最大。 進一步 增加峰值壓力時, 材料表面殘余壓應力幾乎不再增 加。 其原因主要是沖擊區域材料塑性變形趨于飽和, 使殘余壓應力難以提高。
(2) 材料內部最大殘余壓應力及殘余壓應力影 響層深度隨著沖擊波峰值壓力的增加而增加, 當峰 值壓力為 1. 7 GPa 時, 殘余壓應力影響層深度為 0. 37 mm。 當峰值壓力增加至 3. 06 GPa, 殘余應力 影響層深度增加至 0. 49 mm。
(3) 當峰值壓力為2. 72 和3. 06 GPa 時, 靶材 表面均出現了明顯的殘余應力洞現象, 即殘余壓 應力峰值并不出現在沖擊區域的幾何中心, 而是 出現在距中心一定距離的環形區域。 且隨著沖擊 波峰值壓力的增加, 殘余應力洞現象越明顯。 這 主要是由于沖擊波峰值壓力越大, 沖擊區域邊緣 邊界效應產生的諸如 Rayleigh 波和切應變波等強度越 大, 造成沖擊區域中心材料反向塑性變形越顯著[14]。
5. 2??沖擊次數對殘余應力分布的影響規律?
在某些情況下,?為了使靶材表面及內部達到較 大的殘余壓應力值,?但由于設備功率限制,?無法在 一次沖擊后實現時,?可采用單點多次沖擊[5]?。?為了研究激光沖擊次數?T?對殘余應力分布的影響規律,?分別對靶材進行單點?1 ~ 5?次沖擊進行數值分析,?其 他激光噴丸參數為峰值壓力?2. 2 GPa、?光斑直徑?Ф4 mm、?沖擊波壓力持續時間?30 ns。?得到不同沖擊 次數下殘余應力?σx?沿表面方向及深度方向的分布曲 線,?如圖?6?所示,?可以得出以下結果。
(1) 隨著沖擊次數的增加, 材料表面殘余壓應 力增加。 當沖擊次數T由1增加至5時, 材料表面 最大殘余壓應力值分別為 – 369.3, – 404.2,-424.5, -443.1和-454.7MPa,沖擊2,3,4 和 5 次后殘余壓應力最大值分別相對前一次沖擊后 殘余壓應力最大值增加 9. 45% , 5. 02% , 4. 38% 和2. 61% 。 由此可見, 在沖擊第 2 次時, 材料表面最 大殘余應力增長幅度最大, 為9.45%, 再增加沖擊 次數時, 其增益效果減弱。 其原因是由于多次沖擊 后, 材料產生硬化現象, 再次產生塑性變形必須在 材料表面施加更大的沖擊壓力。
(2)?材料內部最大殘余壓應力及殘余壓應力影 響層深度隨著沖擊次數的增加而增加。?當沖擊次數 從?1?增加至?5?時,?殘余壓應力影響層深度分別為?0.39, 0.47, 0.52, 0.56?和?0.58 mm。?由此可見,隨著沖擊次數的增加,?殘余壓應力影響層深度增益 效果減弱。
5. 3?光斑大小對殘余應力分布的影響規律
為了探索光斑大小對激光噴丸殘余應力分布的 影響規律, 選取直徑 D 分別為 Ф2, Ф4, Ф6 和 Ф8 mm 的光斑進行數值分析。 其他激光噴丸工藝參 數為: 峰值壓力 2. 38 GPa、 沖擊波壓力持續時間 30 ns、 沖擊 1 次, 得到的不同光斑大小下殘余應力 σx沿表面方向及深度方向的分布曲線, 如圖7所示, 由圖 7 可以得出以下結果。
(1)?當光斑直徑分別為?Ф2,?Ф4,?Ф6?和?Ф8 mm?時,?材料表面最大殘余應力分別為?– 363.2, -421.2, – 464.9?和?– 479.3 MPa。?光斑直徑為Ф4,?Ф6,?和?Ф8 mm?分別相對光斑半徑為?R2 mm?時表面最大殘余壓應力增加?15.9%, 28.0%?和31. 97% 。?由此可知,?材料表面殘余壓應力隨著光斑尺寸的增加而增加。?當光斑尺寸增大到一定值時,其表面最大殘余壓應力增益效果減弱。?其原因主要是小直徑光斑下沖擊波在材料內部傳播類似球面波,大光斑直徑下沖擊波在材料內部傳播類似平面波,球面波的衰減速率遠大于平面波。
2) 當光斑尺寸分別為 Φ2, Φ4, Φ6 和Φ8 mm 時, 殘余壓應力影響層深度分別為 0. 36, 0. 40, 0. 43, 和 0. 46 mm。 由此可見, 在峰值壓力一定時,殘余應力影響層深度隨著光斑尺寸的增加而增加。
(3) 當光斑直徑為 Φ2 mm 時, 靶材表面出現 了非常明顯的殘余應力洞現象, 且殘余應力洞現象 隨著光斑尺寸的增大而逐漸消失。 這主要是由于光 斑直徑越大, 光斑邊界效應越小, 產生的稀疏波的 強度越低, 且大光斑下稀疏波傳播行程長, 匯聚到 光斑中心時強度進一步減弱, 造成沖擊區域中心反 向塑性變形較小。
5. 4??光斑搭接率對殘余應力分布的影響規律?
在激光噴丸過程中,?為了使靶材表面沖擊波峰 值壓力達到某一大小,?激光器需保證一定的功率密 度。?由于激光器本身功率限制,?在激光噴丸時選用 的光斑不宜過大,?單個光斑不可能對整個待沖擊區 域一次性沖擊強化處理。?因而,?在實際激光噴丸過 程中需采用一定的光斑搭接處理工藝。?光斑搭接率計算公式為[8]?:
p =?(1?– L / D)?×?100%?(4)
式中:?L?為兩相鄰光斑間距離;?D?為光斑直徑。
為研究光斑搭接率對殘余應力分布的影響規律,?分別采用搭接率為?0% , 25% , 50%?和?75%?進行模 擬,?激光噴丸參數選擇沖擊波峰值壓力?2. 04 GPa、?光斑直徑?Ф?4 mm、?沖擊波壓力作用時間?30 ns、?沖擊?1?次,?得到的不同搭接率時材料表面殘余應力?σx?沿表面?X?方向分布規律,?如圖?8?所示,?圖中圓形區 域為激光沖擊區域。?圖?9?為不同搭接率下殘余應力?σx?沿材料表面?X?方向分布曲線對比。
由圖8a可知,?當光斑搭接率為0%時,?由于相鄰光斑之間不存在任何搭接,?因而各次激光噴丸過程是相對獨立的過程,?材料表面殘余壓應力極大值出現在光斑中心處,?極小值出現在各激光沖擊區域邊緣處,?且材料表面殘余壓應力波動較明顯。?由圖8b可知,?當光斑搭接率為25%時,?由于相鄰光斑之 間存在少量搭接,?且各激光沖擊區域中心不存在搭 接,?因而材料表面殘余壓應力極大值出現在激光沖 擊區域中心處。?而在沖擊邊緣處,?由于與后一沖擊 區域光斑半徑中點搭接,?使該處殘余壓應力得到較 大改善,?殘余壓應力極小值并未出現在光斑邊緣處,?而是出現在相鄰兩光斑搭接區域中點處。?且材料表 面殘余壓應力波動值較搭接率為?0%?時減小很多。?由圖?8c?可知,?當搭接率為?50%?時,?前一沖擊區域 中心正好與下一沖擊區域邊緣搭接,?前一沖擊區 域邊緣恰好與后一沖擊區域中心搭接,?由于沖擊 區域中心殘余壓應力較大,?沖擊區域邊緣壓應力 較小,?搭接后材料表面殘余應力波動值較搭接率 為25%時有明顯改善。?殘余壓應力極大值出現在 沖擊區域中心,?極小值出現在光斑半徑中點處。?由圖8d可知,?當光斑搭接率為75%時,?前1?個沖 擊區域中心正好與后?1?個沖擊區域半徑中點處及 其后第?2?個沖擊區域邊緣處搭接,?由于沖擊區域中心殘余應力值較大, 搭接后材料表面殘余應力極 大值出現在該區域。 材料表面殘余應力波動值在搭 接率為 75% 時更小。
由圖 9 可知, 材料表面整體殘余壓應力隨著光 斑搭接率的增加而增加。 其原因主要是光斑搭接率 越大, 同一區域激光沖擊次數越多, 因而其殘余壓 應力越大。
6 結論
(1) 材料表面殘余壓應力隨沖擊波峰值壓力的 增加而增加。 當峰值壓力增加至一定值 (如7075 航 空鋁合金靶材當光斑半徑為 R4 mm 時、 峰值壓力為 2. 72 GPa) 時, 材料表面殘余壓應力達到最大。 過 大的沖擊波峰值壓力作用在材料表面會在沖擊區域 中心處產生極為明顯的殘余應力洞現象, 在實際激 光噴丸過程中應盡量避免。
(2) 隨著沖擊次數的增加, 材料表面殘余壓應 力增加。 但當沖擊次數達到一定值 (本文中對應沖 擊次數為 3 次) 時, 其增益效果減弱。 在實際激光 噴丸過程中, 為提高生產效率, 應盡量避免采用過 多的沖擊次數。
(3)?光斑搭接率是影響材料表面殘余應力分布 的一個重要參數。?當搭接率為?75%?時,?材料表面殘 余應力較大,?且沿表面方向波動較小,?在實際操作 中應優先選取。
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]]>40Cr 鋼是一種力學性能優良的中碳合金鋼， 具有較高抗拉強度、屈服強度及疲勞強度，綜合力 學性能較好，被廣泛用作制造軟齒面齒輪、凸輪、 軸套、傳動軸等零件。當零件承受較大動載荷作 用時，其表面需要有較高的抗疲勞和抗磨損性能， 因此通常對零件表面進行強化處理。傳統的表面 強化方法如滲碳、滲氮、氮碳共滲等往往存在處理 溫度高、時間長、工件變形大等缺點。采用激光噴 丸強化技術改善 40Cr 鋼組織及其耐磨性至今鮮 見報道。
本文通過對 40Cr 調質鋼進行激光噴丸強化處 理及其滑動磨損試驗，研究了處理后材料表層組 織結構的變化，硬度梯度分布以及摩擦磨損特征， 為激光噴丸強化處理技術實用化和推廣提供依據 和參考。
1 試驗材料及方法
1. 1 試驗材料
試樣材料為 40Cr 調質鋼，它的化學成分及其力 學性能如表 1 和表 2 所示，試樣尺寸為 50 mm × 50 mm × 10 mm，試樣數量為 3 塊，用于不同次數的強 化處理。
1. 2試驗方法
激光噴丸強化的方法如圖 1 所示。在粗糙度較低的試樣表面依次有能量吸收層和約束層。能量吸 收層覆蓋在試樣表面，這樣就避免了強激光直接輻照 在金屬材料表面。當試樣受強激光輻照時，吸收層材 料吸收激光的能量材料氣化，對金屬材料起著遮蔽和 保護作用，避免其表面被強激光氣化而造成了熱損 傷，本試驗采用厚度為 0. 1 mm 黑漆涂層。約束層是 附著在吸收層表面的透明物質層，其限制了吸收層吸 收激光能量氣化產生的高壓等離子體的快速擴散，從 而提高了沖擊波的峰值壓力和延長了沖擊波作用時 間。約束層剛性的不同，對激光沖擊波壓力峰值的影 響不同，常用的約束層有光學玻璃、水簾等，為了 滿足本試驗連續多點多次沖擊的需要，選用流動的水 簾作為約束層，其厚度在 0. 2 mm。隨后就可以進行 激光噴丸試驗，激光沖擊強化試驗的光束參數為:激 光波長 1054 nm，脈寬 23 ns，輸出功率 20 ~ 24 J，光斑 尺寸為 直徑8 mm，相鄰光斑中心間距為 7 mm。在不同 的試樣上分別進行 1 次、3 次和 5 次激光強化處理。
1. 3 強化層性能測試
去除試樣表面殘留的黑漆，并擦凈表面，用線切 割沿光斑的中心切開，將切開的面研磨平整，用 3% 硝酸酒精溶液腐蝕試樣，用 PHILIPS2XL30 型掃描電 鏡(SEM)進行組織形貌觀察，采用 HV-1000 型顯微 硬度計測量強化層顯微硬度。摩擦磨損試驗在 MM- 200 型環-塊摩擦磨損試驗機上進行，從激光噴丸處理 的 40Cr 長方體試樣上切取 30 mm × 6.5 mm × 6. 5 mm的小試樣作為磨損的上試樣，強化層待磨損表 面 尺 寸 為 3 0 m m × 6 . 5 m m ，表 面 磨 光 ( 表 面 粗 糙 度 Ra≤0.05 μm)，下試樣(偶件)采用環形 H13 鋼試 樣，環外圓表面激光熔覆厚度為 2 mm 的 WCP/Ni 基 合金復合涂層，硬度為 63 HRC，表面粗糙度 Ra ≤ 0. 05 μm，環形試樣總體尺寸為外徑 40 mm，內徑 16 mm，厚度為 10 mm。每個磨損試樣先在低速下 預磨 5 min，然后轉為高速對磨，試驗機轉速 2 0 0 r / m i n ，磨 損 時 間 3 0 m i n ，載 荷 9 8 N ，用 1 ∶ 1 0 0 的 乳化液作為冷卻潤滑液，上試樣(試樣強化層)的磨 損質量損失用感量為 0. 1 mg 的分析天平稱量。
2 試驗結果及討論
2. 1 掃描電子顯微分析
對截取的試樣進行拋光腐蝕后觀察其微觀組織， 圖 2(a)為激光處理前的微觀組織，圖 2(b)為激光處理 3 次后的微觀組織。由圖可以看出，沖擊前表層的微 觀組織的晶粒粗大，而沖擊后晶粒得到細化，位錯密度 得到較高。晶粒細化源于金屬內部材料在高幅應力波 作用下晶粒的破碎和晶格重構，是激光沖擊波誘導的 沖擊波的力學效應，屬于冷加工范疇，而非激光熱效應 導致溫度變化引起的。晶粒的細化不僅可以提高材料 的硬度和強度，而且可以阻礙金屬材料的滑移和疲勞 裂紋的擴展，從而提高金屬的抗疲勞強度。
2. 2 顯微硬度
圖 3 為試樣在不同沖擊次數下沿厚度方向分布 的硬度曲線，可以看出強化層的顯微硬度較基體都有 了較大提高，隨著處理次數的增加，處理層的硬度有所增加，最高值可達 360 HV，與基體硬度相比，提高 了 30% 左右。且在同一沖擊次數下，其硬度值與表 面距離近似成線性關系減小。
硬度值的提高是激光誘導的應力波對材料冷作 硬化的結果，由于應力波在材料內部傳播過程中其壓力峰值按照指數曲線衰減。在表面，應力波峰值壓力 高，材料塑性變形就越充分，則硬度就越高;隨傳播距 離增加，壓力波壓力減小，材料變形不充分，材料硬度 就低，當應力波的壓力峰值低于材料的動態屈服極限 時，不能對材料起到強化作用。
2.3 磨損量
沖擊的試樣進行摩擦磨損試驗，磨損累計的質量損失隨時間的變化關系如圖 4 所示。未強化處理試 樣在單位時間內磨損損失的質量基本上保持恒定，即 曲線的斜率近似不變，沖擊處理后的試樣在單位時間 內磨損損失的質量先大后小，曲線的斜率由小變大， 最后保持不變。在摩擦磨損進行到 30 min 時間，未 處理試樣的磨損失重達 26. 9 mg，而經過 5 次強化處 理后的試樣磨損失重為 19. 1 mg，未處理試樣的磨損 量是處理過試樣的 1. 4 倍，經過沖擊處理的試樣的磨 損失重明顯低于未處理的試樣。表明材料經過噴丸 處理后，其耐磨性得到明顯提高，強化次數越多，材料 耐磨性就越好。
材料的硬度越大，越耐磨，磨損失重就越小。 材 料 受 激 光 沖 擊 強 化 后 ，硬 度 提 高 ，使 磨 損 量 減 小。在磨擦磨損過程中，試樣的磨損由外及內，隨 時間增加，磨損深度增加。由于應力波在傳播過 程中其壓力峰值逐漸衰減，對材料強化的程度逐 漸減弱，使得強化層材料的強度和硬度沿深度方向增量越來越小。摩擦磨損的時間長短對應著不 同的層的深度，亦即對應材料不同的強度和硬度。 開始時，表面外層的硬度高，磨損損失質量小，隨 后次表層的硬度有所降低，磨損損失的質量就加 大，當強化層被磨損穿后，其單位時間的磨損損失 質量與未強化處理試樣單位時間的磨損損失質量 相等。
2. 4 磨損面的形貌
圖 5 ( a ) 、5 ( b ) 、5 ( c ) 是 進 行 5 次 激 光 強 化 處 理后的試樣經過 5、10、30 min 滑動磨損后的表面磨痕 形貌。由圖可以看出表面磨痕均為明顯的犁溝和粘 結著的碎片，即材料磨損方式以磨粒磨損和粘結磨損 為主，隨著磨損時間的逐漸推進，粘結磨損越來越嚴 重，表面磨痕形貌越來越明顯。
當激光處理的試樣在外加力的作用下與對磨環 相互接觸擠壓對磨時，接觸面間存在彈性變形抗力和 塑性變形抗力以及相互摩擦力。由于對磨環的硬度 較高，對磨環上凸起的微峰很容易嵌入較軟試樣中， 產生滑擦、耕犁作用，在滑擦作用下，試樣表面只產生 彈性變形，在耕犁作用下，工件材料被擠向兩邊產生 隆起，在表面上刻劃出一條溝痕，此時產生塑性變形 但仍然不產生切屑，經過后續的多次擠壓因疲勞斷 裂、脫落而形成試樣失重，即磨損。在磨損過程中，脫 落的硬質點也會產生耕犁。在滑動磨損達 5 min 時， 由于外表層受激光沖擊強化作用明顯，試樣表面的硬 度較高，材料的強度較大，抵抗塑性變形和破壞的能 力強，材料的磨痕表現不明顯;在磨損經過 10 min時，試樣外表層已被磨去，次表層的硬度和強度有所降低，抵抗破壞的能力降低，磨痕就越來越明顯。在 磨損經過 30 min 時，由圖 4 可知，強化層已被磨穿， 此時表面磨痕形貌就是未強化基體的磨痕形貌。
同時在對磨的過程中，彈性變形功、塑性變形功 以及摩擦力所作的功轉化為熱，在壓力和溫度的作用 下，接觸面吸附膜被擠破，形成了新鮮的接觸表面，當 接觸面達到了原子間的距離時，因金屬分子間的親和 力而發生粘結，隨著相對的運動進行，粘結處在剪切 力作用下發生撕裂破壞。接觸面滑動在粘結處產生 連接磨損的程度與壓力、溫度和材料間的親合程度有 關。隨著摩擦時間的延長，摩擦輪陷入材料的表面越 來越深，摩擦層深度加深，材料的強度和硬度降低;同 時潤滑冷卻越來越不充分，使溫度越來越高，使材料 軟化越來越明顯，使強度也越來越低，材料越來越容易粘結。 粘結磨損就是由于剪切破壞造成的，受 剪切力、粘結力以及材料不均勻性等因素的影響， 材料發生撕裂破壞的方向非常復雜，如圖 5(d) 所示。
3 結論
1) 激光噴丸強化處理 40Cr 鋼是激光誘導沖擊波力學效應作用的結果，可有效地改善 40Cr 鋼表層 組織和提高其硬度;
2) 激光沖擊強化處理能顯著改善材料表面的耐 磨性，強化層單位時間磨損失重按照先大后小順序 變化;
3) 在滑動摩擦條件下，40Cr 強化層的磨損機制 以磨粒磨損和粘著磨損為主。
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]]>曲軸材質要求具有較高的剛性和抗疲勞強度以 及良好的耐磨性能。球墨鑄鐵的鑄造工藝不斷發 展，性能不斷提高，已成為取代鍛鋼制造曲軸的首 選 材 料。 市 場 競 爭 迫 使 愈 來 愈 多 的 企 業 采 用 了擴缸、增壓或增加沖程等技術措施，以提高發動機 的動力性和經濟性。但首先遇到的就是曲軸強度不 足的問題，如果在不改變曲軸原設計結構尺寸及材 料的前提下，采用表面強化技術，就能滿足曲軸的使 用要求，無疑是一個有效的方法。到目前為止，最有甚至脫落。本文采用數值仿真的方法，研究激光沖 擊 強 化 對 175犃 型 柴 油 機 曲 軸 疲 勞 壽 命 的 影 響 ，取 得數值仿真條件下曲軸過渡圓角處殘余應力場的數 據，并將數值仿真結果和實驗結果做對比性分析。
1 數值仿真的關鍵技術
1.1 材料本構模型選擇 球墨鑄鐵材料的機械性能列于表1中，關于材料行為，在激光沖擊過程中材料被壓縮并產生動態 變 形 ，應 變 率 超 過1000000/S，在 這 種 情 況 下 靜 態 的 應 力 應變關系已不能反映材料的真實響應，必須用動態的彈性極限取代，JOhnson-cook,在1983年年綜合 硬化和應變率對屈服強度的影響，提出了一個材料 模型用來描述材料的這種動態行為。其本構關系為：
1.2 沖擊波加載確定
在整個光斑范圍內激光場強呈近似均勻的分布，但沖擊波施加于靶的壓力卻隨時間而變化。確 定沖擊波峰值壓力的經驗公式為:
激光誘導沖擊波的作用時間大約為激光脈寬的2~3倍甚至更高。因此在進行成形過程的有限元模擬時，對于激 光脈沖的作用時間可先按照激光脈寬的3倍來確 定，實驗采用的激光脈寬τ=23ns，這樣每一次沖擊 加載的作用時間就為70ns左右，模擬時取為70ns。 在實驗的基礎上，已確定了沖擊波壓力隨時 間變化的圖形，圖1所示為沖擊波的壓力幅值變化曲線，犃犅犃犙犝犛的加載模塊將按這條曲線給曲軸加 載。
1.3 有限元仿真軟件選擇
由于沖擊波壓力作用下板料的變形是一個高速動態的過程，不僅產生大位移、大轉動和大應變現 象，而且還有高應變率現象。這既涉及到幾何非線 性問題也涉及到材料非線性問題，因此在數值計算 中應盡可能計及這些因素，以提高計算精度。目前 可用于仿真分析高速沖擊下所涉及的幾何非線性和材料非線性的軟件有ANSYS 和ABAQUS 等。相對于ANSYS軟件ABAQUS的非線性力學(幾 何 、材 料 、接 觸 )分 析 功 能 具 有 世 界 領 先 水 平 ，所 以 選 擇ABAQUS 作為仿真軟件。
1.4 模型建立和網格化分
根 據 圖 2 所 示 的 175A 型 柴 油 機 曲 軸 簡 圖 ，在ABAQUS 的CAE 模 塊 里 建 立 如 圖 3 所 示 的 三 維 曲 軸模型，在曲軸的過渡圓角處施加如圖1所示的前 后光斑位置相切的沖擊加載，光斑直徑8mm。對 實際使用中斷裂的曲軸統計發現，大部分斷裂事故 都發生在該處圓角。對曲軸的應力分析應主要關心該 處 的 應 力 分 布 ，因 此 將 該 處 的 網 格 細 化 。 把 圓 角 部 分 手 工 劃 分 為 600 多 個 6 節 點 五 面 體 單 元 ，單 元 較 密 且 形 狀 較 好 ，最 小 單 元 為 0.2mm × 0.4 mm × 0.6mm。其余部分用有限元程序自動生成為1000 多個四面體單元，然后再和手工劃分的部分組合到 一起，最后劃分的有限元分析網格如圖4所示。
1.5 邊 界 條 件 的 處 理
將 曲 軸 主 軸 頸 所 承 受 軸 承 的 彈 性 支 承 作 用 離 散為 作 用 在 支 承 面 每 個 節 點 上 的 彈 性 邊 界 元 ，通 過 彈 性邊界元使主軸頸在半徑方向的位移為零。考慮到 激光光斑與軸的幾何尺寸相比很小，曲軸的另一端 讓其處于懸空狀態，這不會對仿真結果有太大影響。
2 有限元計算結果
圖5為沿著曲軸過渡圓角順次激光沖擊一圈后 的等效殘余應力分量S11仿真結果圖，圖6為Mises等效殘余應力分量S22仿真結果圖。在13平面內 沿著過渡圓角，每隔1mm的弧長處取一個點，共選 擇11個點，如圖7所示。
由ABAQUS 的 后 處 理 輸 出 ，將 各 測 試 點 處 的Mises表面殘余應力仿真結果列于表2中，由表2中的數據可看出曲軸曲柄與連桿軸頸之間的圓角橫截 面沖擊強化后殘余應力分布比較規律，出現了2個 區:壓應力區和拉應力區。在曲柄部分生成殘余拉 應力，在連桿軸頸部分生成壓應力。拉、壓應力交界處過渡平穩，應力的數值比未沖擊的試樣高，說明激 光斜沖擊強化起到了強化和硬化作用。
將 表 2 中 的 仿 真 結 果 和 曲 軸 激 光 沖擊強化實驗結果作對比性分析，可以發現，從產生的拉應力區和壓應力區的 分布以及殘余應力的大小 變化情況來看，排除由于 沖擊波的峰值壓力受實驗 中黑漆涂層和流動約束水 層厚度變化影響所引起的 沖擊波加載波動，而造成 實驗和仿真結果兩者之間 誤差的影響因素之外，仿 真結果和實驗比較吻合。
3 結論
(1)鑒于仿真的結果與實驗測得的數據比較一致，因此數值仿真在預測激光沖擊曲軸過渡圓角處殘余應力分布的技術對實驗方案的安排和激光工藝 參數的選擇有一定的指導意義。
(2)實驗和仿真結果對于后續進行的曲軸激光 沖擊強化多次 /搭接沖擊中工藝參數和沖擊路徑的 優化研究具有一定的指導和參考作用。
]]>激光噴丸與超聲波沖擊技術都是一 種新型的材料表面強化技術 , 激光噴丸技 術 具 有 高 壓 、高 能 、超 快 和 超 高 應 變 率 等 特點 , 具有常規加工方法無可比擬的優 點 , 在制造科學、新材料、高能武器等高技 術領域有巨大的應用前景。而超聲波沖擊 技術則是通過換能器將電能轉化為一種 高頻機械振動，直接或者間接地施加在金 屬表面使其產生劇烈塑性變形，由于這種 沖擊屬于高頻重復沖擊，故應變率很大， 屬于劇烈塑性變形，可細化金屬表面晶粒 組織，主要用于提高焊接接頭的抗疲勞性 和延壽處理。
1 激光噴丸技術
1.1 技術簡介
激光噴丸技術是一項新技術，它是用 短脈沖(ns 級)的強激光輻照在表面覆蓋 著能量吸收層和約束層的材料上產生沖 擊波，當激光沖擊波誘導的應力波的峰值 超過材料的動態屈服極限時，材料的表層 將會發生塑性變形，不可回復的塑性變形 導致靶材內殘余應力的產生。
眾所周知，在實際的工程應用中，很 多金屬零件會發生彎曲變形。當金屬彎 曲 時 ，金 屬 外 表 面 處 于 受 拉 狀 態 ，在 拉 應 力的影響下，表面會產生顯微裂紋 ; 隨著 金屬零件彎曲程度的增加，顯微裂紋開始 擴展，直到裂紋擴展到零件的整個截面， 最終使金屬折斷。如車輛中的變速箱齒輪 承 受 扭 轉 時 ，齒 輪 根 部 發 生 應 變 彎 曲 。金 屬成形和焊接過程中產生的拉應力能使 表面微觀缺陷發展為裂紋，從而加速零件 的失效。如果航空設備和核發電站的零件 受 到 載 荷 和 振 動 后 ，發 生 應 力 腐 蝕 ，將 會 造成巨大的則產損失和人身傷亡。開始人 們采用機械噴丸產生殘余壓應力對金屬 零件進行噴丸強化，以提高其使用壽命。 但受彈丸沖擊力的影響，機械噴丸產生的 殘余壓應力的深度是有限的 ( 大約 0. 25 mm) , 機械噴丸后表面產生的凹痕可達到 0. 03 in，這使得金屬表面相當粗糙。隨著 激光技術的發展，高能激光和材料相互作 用產生的高幅沖擊波技術己得到了廣泛研究。激光噴丸技術就是利用強脈沖激光 誘導產生的高能沖擊波在金屬材料表面 改性和成形方面的一個應用。
1.2 工作原理
隨著激光技術的廣泛應用，人們很快 認識到由激光誘導的等離子體可產生強 烈的沖擊。即當短脈沖 ( 幾到幾十納秒 ) 的高能量密度 ( 約 200J/cm2) 的激光輻照 金屬表面時，金屬表面的吸收層 ( 黑漆 ) 吸收激光能量發生爆炸性汽化，汽化后 的蒸氣急劇吸收激光能量并形成高溫 ( > 10000K) , 高壓 (>1 GPa) 的等離子體，等離 子體受到約束層 ( 水或光學玻璃 ) 的限制， 形成高強度壓力沖擊波，作用于金屬表面 并向內部傳播。由于這種沖擊波壓力高達 數個兆帕，其峰值應力遠遠大于材料的動 態 屈 服 強 度 ，從 而 使 材 料 產 生 密 集 、均 勻 和穩定的位錯結構 , 同時沖擊波貯藏的彈 性變形能大于材料所需的屈服、塑性變形 能，使表面材料發生屈服和冷塑性變形， 同時在成形區域產生有益的殘余壓應力， 其能消除工件因機械加工、熱處理、焊接、 激光切割、電鍍或硬化涂層形成的有害拉 應力，從而提高金屬零件的強度、耐磨性、 耐腐蝕性和疲勞壽命。由于其強化原理類 似噴丸，因此這種新型的表面強化技術稱 為激光噴丸 (Laser Peening) 在發達的國 家，激光噴丸技術已開始用于零件表面改 性和板料的塑性成形的商業生產。
激光噴丸是利用高功率密度 (109W/ cm2 量級 ) 、短脈沖 (10- 9s 量級 ) 的強激光 穿過透明約束層 ( 水簾 ) 作用于覆蓋在金 屬零件表面能量吸收層上 ( 黑漆 ), 吸收層 吸收能量而汽化 , 汽化后的蒸汽急劇吸收 激光能量并形成等離子體而爆炸 , 被限制 在約束層和金屬表面之間的爆炸物壓力 急劇升高，形成向金屬板料內部傳播的強 應力波 , 當應力波的峰值超過板料的動態 屈服極限，零件表面就會發生塑性變形， 正是不可回復的塑性變形導致板材內部 殘余應力的產生。
1.3 影響因素
噴丸的過程與材料的力學性能有關 ;要獲得滿足激光噴丸成形所要求的沖擊波峰值應力對于材料的動態的屈服強度時，對所需的最小的激光功率密度是有要 求 的 ，峰 值 越 高 ，形 成 的 殘 余 應 力 層 就 越 深。 因此，激光噴丸的效果不僅與涂層和 約 束 層 有 關 ，還 與 與 激 光 脈 沖 的 能 量 、光 斑尺寸、脈寬、光束模式、板料的力學性能 等因素有關。板料激光噴丸后，表層的殘 余壓應力的存在破壞了板料內原有力系 的平衡，使板材的芯部產生了拉應力以達 到新的平衡，這種在厚度方向上不均勻的 殘余應力又必然產生使板料變形的彎矩， 當沿某一特定的路徑噴丸時，力矩就會使 板料發生變形。
2 超聲沖擊技術
2.1 技術簡介
超聲沖擊 (UIT/UP) 技術由世界聞名 的烏克蘭 Paton 焊接研究所在 1972 年最 早提出，并由 Paton 焊接研究所和俄羅斯“量子”研究院共同開發成功，最早用于前 蘇聯海軍船只的降低焊接殘余應力，引入 有益的壓應力。1974 年，Polozky 等人公 開發表了將超聲沖擊技術應用于消除焊 縫殘余應力的文章。
超聲沖擊技術是一種高效的消除部 件表面或焊縫區有害殘余拉應力、引進有 益壓應力的方法。超聲沖擊設備利用大功 率的能量推動沖擊頭以每秒約 2 萬次的 頻 率 沖 擊 金 屬 物 體 表 面 ，高 頻 、高 效 和 聚 焦下的大能量使金屬表層產生較大的壓 縮塑性變形 ;同時超聲沖擊改變了原有的 應力場，產生有益的壓應力 ;高能量沖擊 下金屬表面溫度極速升高又迅速冷卻，使 作用區表層金屬組織發生變化，沖擊部位 得以強化。
2.2 技術原理
超聲波發生器產生頻率大于 18kHz 的振蕩電信號，通過換能器轉換為同頻 率的縱波機械振動能量。再通過變幅桿 將換能器微小振幅(一般為 4μm)變換到 20 ~ 80μm，然后借助各種形式的工具頭 將振動能量傳達到金屬材料上。該項技術 的特點是單位時間內輸出能量高，實施裝 置的比能量(輸出能量與裝置質量之比) 大。振動頻率為 18 ~ 27kHz，振動線速度 可達 2 ~ 3m/s，加速度相當于重力加速度 的三萬多倍。沖擊頭與被處理金屬作用時 間極短，高速瞬間的沖擊能量是材料表面 溫度急劇升高又急劇冷卻。這種高頻能量 從表面導入材料內部，必然引起材料組織 不均勻的塑性變形和彈性應變。
2.3 影響因素
超聲沖擊最大的問題是能量輸出不穩定，超聲沖擊可以消除部件表面或焊縫 區 有 害 殘 余 拉 應 力 、引 進 有 益 壓 應 力 ，使 得沖擊部位得以強化，但是由于超聲沖擊 的性能穩定性差，往往會導致產品批量加 工中出現不合格的產品，或者一個產品的 一部分處理的好，另一部分則處理的不 好，導致部分廢品的產生。
在焊接過程中的質量是否穩定跟機 器的配置有很大的關系 , 超聲沖擊在作業 過程中質量不穩定最主要因素是輸出功 率不穩定，以導致無法形成穩定的摩擦熱 能 . 而要解決功率問題，最主要決定于 1: 機臺輸出功率 .2:HORN 擴大比 /3: 氣壓源 /4: 電壓源 .. 等。
豪克能的出現也可以解決超聲沖擊 的問題，豪克能以其頻率高、能量大、聚焦 性好、性能穩定的優勢解決了焊接后存在的問題，焊后利用豪克能推動沖擊工具以每秒二萬次以上的頻率沿焊縫方向沖擊焊縫的焊趾部位，使之產生較大的壓縮塑性變形，使焊趾出產生圓滑的幾何過渡，
從而大大降低了焊趾出余高、凹坑和咬邊 造成的應力集中 ;消除了焊趾處表層的微 小裂紋和熔渣缺陷，抑制了裂紋的提前萌 生 ;調整了焊接殘余應力場，消除其焊接 應 力 ，并 產 生 一 數 值 的 壓 應 力 ，同 時 使 焊 趾部位的材料得以強化，大幅度提高焊接 接頭的疲勞強度和疲勞壽命。
由此可見，激光噴丸技術和超聲波沖 擊技術，均是對金屬材料表面進行強化的 新型技術。激光噴丸是一種全新的晶粒細 化技術 , 它利用強激光束產生的等離子沖 擊波 , 提高金屬材料的抗疲勞、耐磨損和抗 腐燭能力，而超聲波沖擊技術主要用于提高金屬材料焊接接頭和結構的疲勞性能。
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激光沖擊強化：
激光沖擊強化也稱激光噴丸強化，是一種使用高強度激光束照射金屬表面涂層，激發等離子沖擊金屬表面，將激發的等離子作為噴丸介質，完成對金屬表面的激光噴丸強化的技術，經過激光噴丸沖擊強化后的金屬，會獲得抗疲勞、耐腐蝕、耐磨損等性能。
激光沖擊強化原理：
激光沖擊強化，即激光噴丸強化技術，其強化原理同傳統噴丸強化技術一致，都是通過加速介質，沖擊金屬表面，形成均勻覆蓋的壓應力層，抵抗金屬因為交換循環載荷帶來的疲勞拉應力，延緩近視因為疲勞斷裂，延緩表面裂紋延展，起到增加金屬使用壽命的目的；
激光噴丸工藝原理，是通過在被處理工件表面涂覆均勻的覆蓋層，涂覆材料一般為黑漆或者鋁箔等，然后約束高能量密度激光脈（10–30ns）沖照射涂層，涂層吸收激光能量后立即氣化，形成大量密度高、溫度高、氣體壓強大的等離子微粒體，在瞬時高溫，高壓下，等離子提高速像周邊擴散，沖擊金屬表面，在金屬表面壓出均勻凹坑，產生殘余壓應力，起到的噴丸強化效果。
激光沖擊強化優勢：
- 激光噴丸沖擊力強，激光噴丸強化的等離子沖擊力十分強大，遠大于普通機械噴丸的強度，可以對高屈服應力的金屬表面進行噴丸技術強化處理，比如飛機發動機葉片等；
- 激光噴丸沖擊強化能量利用率高，由于激光本身能量轉化率高，而激光沖擊涂層吸光性好，能量吸收充分，可避免過多浪費，同時涂層緊貼著金屬表面等離子化，噴丸效果好，能量損失小；
- 激光沖擊強化技術的覆蓋率高，噴丸效率好，由于激光噴丸的介質是大量的等離子微粒，其尺寸非常小，而沖擊密度極強，可以達到非常高的覆蓋率，使金屬表面獲得遠大于普通機械噴丸的凹坑密度，強化效果更好；
- 激光噴丸可以處理很多傳統機械噴丸無法有效覆蓋的零件，因為傳統機械噴丸，噴丸介質尺寸如果太小，無法獲得想要的動能，就無法完成噴丸強化，尺寸大了無法有效覆蓋一些角落，存在零界點的問題，而激光沖擊等離子微粒極小，不存在零界點問題。
激光沖擊強化應用：
激光沖擊噴丸強化技術主要應用于精密度高，表面強度大的零件的噴丸強化，比如飛機發動機、火箭發動機、深潛設備等高精端產品。
激光沖擊強化代工價格：
激光沖擊強化的價格主要考慮產品運輸、激光噴丸涂層、加工量的大小等，我們從業多年，經驗豐富，可以給出優惠的價格，歡迎垂詢！
我們可以提供激光噴丸設備、和全套工藝。
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TRT激光熔覆的必要性：
高爐煤氣通過TRT（透平主機）時，具有比較高的氣壓，同時水蒸氣飽和度高，溫度也相對較高，這就要求TRT部件能抗水蒸氣腐蝕，耐高溫，由于通過TRT的氣體量大，而高爐煤氣盡管除塵處理過，但仍然含有粉塵顆粒，粉塵顆粒擊打TRT，必然會磨損，所以TRT還需要能夠堅固抗磨損；
由于工作環境的問題，TRT部件需要抗腐蝕、耐磨損，但TRT部件較大，機構復雜，如果使用高性能材料加工，則用量大，材料費高；而且高性能材料加工困難，必然提高了加工費，經濟性差；
所以我們可以選擇激光熔覆技術，將高性能耐高溫、耐腐蝕，抗磨損的材料熔覆到TRT部件表面，這樣只需要很少的高性能材料（成本低），就可以達到預期的工藝效果，所以TRT激光熔度技術的應用極為必要。
TRT激光覆熔加工：
根據具體工件的性能要求，選擇合適的熔覆材料，調整激光熔覆機參數，完成熔覆，檢測即可，我們提供全套的激光熔覆代工服務，歡迎垂詢。
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激光淬火（激光熱處理）：
激光淬火加工是一種比較靈活的激光熱處理技術，其主要原理是通過高能激光束快速照射工件，使工件表面溫度快速升高，達到金屬的相變點，完成奧氏體轉變為馬氏體，自然冷卻后，在金屬表面形成合金硬化層，達到增強金屬表面耐磨損、耐腐蝕、耐高溫的性能。
激光淬火的優勢：
- 激光淬火主要發生在工件表面極薄的深度，所以激光熱處理后的工件形變極小，精度高；
- 激光淬火的加工靈活度高，可以定向、定點處理工件，靈活性高，可處理一些傳統熱處理不易處理到的位置，和傳統熱處理難以控制熱處理面的工件，而且硬化層細小，效果更好；
- 激光熱處理的自動化率高，控制好，可快速大批量處理，提高了效率。
激光淬火流程：
- 工件預處理—清理除銹、預置吸光涂層；
- 激光淬火—按照工藝參數，調整激光功率、速度等參數，開始熱處理；
- 檢測淬火效果，根據需要調節參數。
激光淬火的應用：
激光熱處理可用于大型沖壓模具、注塑模具和擠壓模具等模具工作表面的改性處理，方便快捷；可用于汽車的各類零部件的加工，包括發動機缸、凸輪等工作環境腐蝕性強，和磨損大，應力壓強大的工件。
激光淬火加工（熱處理代工）：
我們多年從事各類大中型和小型工件的激光淬火代工服務，經驗豐富，技術成熟，歡迎垂詢。
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激光熔覆（工藝）：
就是根據工藝需要，將選擇好的熔覆材料（涂層材料），以填涂料的方式，均勻放置在被涂覆的工件表面，然后開啟激光照射，在激光照射的高溫下，熔覆材料熔化，同時作為基體的工件表面發生較淺的薄層熔化，熔覆材料和工件集體表面熔化層融合到一起，冷卻后，形成了稀釋度很低，而又與工件表面以合金方式結合的涂層，而猶豫熔覆材料的特性，使得該涂層具有很強的耐磨損、耐腐蝕、耐高溫，抗氧化等性能，可使工件變得堅固耐用。
激光熔覆加工的必要性：
- 很多大型的貴重的工件，比如發電機主軸、汽輪機、船用曲軸等體積大、質量重，不易更換，同時價格昂貴，甚至沒有備用，卻需要在高溫、高磨損等惡劣環境下工作，使其必須堅固耐用；
- 一些堅固耐高溫、抗腐蝕，耐磨損的合金價格非常昂貴，如果全部使用這類合金制造工件，價格昂貴，同時加工困難；
- 將耐高溫、耐磨損的合金粉末熔覆到普通金屬加工制成的工件上，只用了很少的高性能合金，卻達到了工件表面耐磨損、高溫等合金材料才有的功能，既能降低成本，也能降低加工難度，這就是激光熔覆技術的必要性（優勢）。
激光熔覆材料：
主要為耐高溫、耐磨損、抗腐蝕等性能很好的合金材料粉末，目前鎳基合金使用最多，主要是價格相對便宜，其他還有鈷基、鐵基合金合金材料，也有陶瓷材料，需要根據具體工件和加工需求來決定使用哪種材料。
激光熔覆修復：
主要用于修復大型、應急設備，方便快捷，技術可靠。
激光熔覆加工（代工）：
我們提供激光熔覆的代加工處理，可處理眾多大型工件熔覆加工，我們有先進的設備、經驗豐富的技術人員，快速售后服務，歡迎垂詢。
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