摘要 模具表麵的激光強化加工係統和激光強化工藝方法，激光強化模具表麵的硬化層深度和耐磨性能與激光強化工藝參數之間的關係，采用激光強化技術能大幅度提高模具的使用壽命，激光相變硬化(LTH)，激光表麵熔化處理(LSM)，激光表麵塗覆及合金化(LSC/LSA)，激光表麵化學氣相沉積(LCVD)，激光物理氣相沉積(LPVD)，激光衝擊(LSH)和激光非晶化，用於提高模具壽命的方法有激光相變硬化和激光表麵熔覆和合金化，用激光相變硬化技術提高模具壽命。
關鍵詞 模具表麵；激光相變硬化；強化；耐磨性
中圖分類號 TG76文獻標識碼 A文章編號 1674-6708(2010)11-0068-02
改革開放科學發展以來，我國機械工程行業迅猛發展，航天、汽車製造等精密儀器領域對模具的精密度、加工質量和使用壽命要求不斷提高，對模具工業提出了更高的要求。提高模具的精密度、加工質量和使用壽命，是重要的研究課題。工業曆史沿用的金屬非金屬表麵強化處理是提高模具質量和使用壽命的重要途徑，對於改善模具的綜合性能、大幅度降低成本、充分發揮傳統模具潛力，具有重要意義。常用模具表麵強化處理工藝有化學熱處理：滲碳、碳氮共滲等；表麵複層處理：堆焊、熱噴塗、電火花表麵強化、PVD和CVD等；表麵加工強化處理：噴丸等。曆史沿用技法工藝較為複雜，處理周期較長，存在後期變形較大。近年來，隨著大功率激光器的出現及激光加工技術在工業上的應用日趨廣泛、成熟，為金屬非金屬模具表麵的強化提供了一種新的技術。
1 模具表麵激光強化處理技術
模具表麵激光強化處理的常用方法有以下若幹幾種：
激光相變硬化(LTH)，激光表麵熔化處理(LSM)，激光表麵塗覆及合金化(LSC/LSA)，激光表麵化學氣相沉積(LCVD)，激光物理氣相沉積(LPVD)，激光衝擊(LSH)和激光非晶化等。已被研究用於提高模具壽命的方法有激光相變硬化和激光表麵熔覆和合金化，通常研究和利用激光相變硬化技術提高模具壽命的原理和技法。
激光相變硬化(激光淬火)是利用激光輻照到金屬表麵，使其表麵以很高的升溫速度迅速達到相變溫度而形成奧氏體，當激光束離開後，利用金屬本身熱傳導而發生“自淬火”，使金屬表麵發生馬氏體轉變。與傳統淬火方法相比，激光淬火是在急熱、急冷過程中進行的，溫度梯度高，從而在表麵形成了一層硬度極高的特殊淬火組織，如晶粒細化、高位錯密度等。其淬火層的硬度比普通淬火的硬度還高15%~20%。淬硬層深度可達0.1~2.5mm，因而可大大提高模具的耐磨性，延長模具的使用壽命。
2 激光相變硬化(激光淬火)強化加工係統的組成
激光相變硬化(激光淬火) 強化係統為一個具有多軸聯動的激光強化加工係統，它由3部分組成：第一部分為激光器係統，由激光頭、激勵電源、冷卻係統和諧振腔參數變換裝置組成；第二部分為光束傳輸與變換裝置，把激光束按加工要求引導到待處理零件表麵，同時對激光束進行空間強度分布的變換，以滿足對模具表麵不同受力部位進行有效的強化處理。光束經變換後即可在模具表麵產生所需的強化單元，通過多軸聯動的數控係統即可對模具的三維曲麵進行可控、快速和有效地強化處理；第三部分為計算機數控係統，控製激光工作頭和數控工作台等多軸運動，其激光束相對於工件的運動軌跡決定了強化的帶形狀，以實現複雜模具表麵的激光強化處理。
3 激光相變硬化(激光淬火) 強化處理工藝
模具工件加工表避麵預處理塗層：當激光器確定後，金屬材料對激光的吸收能力主要取決於其表麵狀態。一般需激光處理的金屬材料表麵都經過機械加工，表麵粗糙度值很小，其反射率可達80%~90%，使大部分激光能量被反射掉。為了提高金屬表麵對激光的吸收率，在激光熱處理前要對材料表麵進行表麵處理(常稱黑化處理)，即在需要激光處理的金屬表麵塗上一層對激光有較高吸收能力的塗料。