工业激光加工技术的应用探讨

工程化净成形工艺(lens)制造的全金属模具
选择性激光熔化(slm)技术和激光工程化净成形(lens)技术由于成形件致密性好，且具有冶金结合组织及精度高，制成的模具寿命长的特点，已得到了工业界和学术界的普遍重视，在国外已推出了多种设备样机，有的甚至开始商品化了;而国内目前的研究和应用还处于起步阶段。
另外，还有一种基于激光精细切割的金属零件分层制造技术(lom)，具有可快速、低成本制造大型、复杂形状的模具的特点。日本中川威雄研究室早在80年代就应用金属薄板lom技术实现了金属模具的分层快速制造。经过发展，金属薄板lom技术已逐渐应用于诸如汽车等大型内外饰件模具及具有复杂流道注塑模的制造。
模具表面激光改性
模具表面处理一直是机械加工领域中所重视的问题。随着新技术新工艺的发展，有许多传统的处理方式已不太适用。对形状复杂的模具，最理想的表面处理方式是用激光进行，它几乎不变形，表面硬度比常规处理方式的硬度高，并且更耐磨，使用寿命更长。
1.激光相变硬化
激光相变硬化又称激光淬火。由于激光淬火时冷却速度远远超过常规淬火冷却速度，从而可以获得极细的马氏体组织。激光相变硬化的优点为硬度较常规淬火高、变形小、可实现表面薄层和局部淬火，不影响基材的机械性能等。
2.激光冲击强化
激光冲击强化是高功率密度、短脉冲的激光束与物质相互作用产生的强冲击波来改变材料表面物理及机械性能的技术。在激光冲击过程中，由于激光诱导产生的冲击波峰值应力大于材料的动态屈服应力，从而使材料产生密集、均匀以及稳定的位错结构，使金属表面发生塑性变形，并形成较深残余压应力，从而提高金属零件的强度、耐磨性、耐腐蚀性和疲劳寿命。其主要优点为：冲击压力高，强化深度达到传统的喷丸强化深度4～8倍;能够加工传统工艺不能处理的部位，如小槽、小孔以及轮廓线之类;激光冲击强化后的金属表面不产生畸变和机械损伤，无热应力损伤，不会引起相变等。
3.激光合金化和激光熔覆
激光合金化和激光熔覆是将一层与模具基体成分不同而具有一定性能的材料涂覆在模具基体，同时用高能激光束照射涂覆区域。激光合金化通过调节激光输出功率使涂覆材料与部分基体一起熔化并发生合金化过程;而激光熔覆是涂覆层在激光作用下与基体表面通过融合迅速结合再一起，它与激光合金化的主要区别在于经激光作用后涂层的化学成分基本不变化，基体的成分基本上不进入涂层内。基于快速凝固新材料合成与制备的激光表面合金化及激光熔覆表面改性新技术，是提高模具材料在高温下耐磨耐蚀等高温性能的最有效方法之一。
模具激光修复