本發(fā)明涉及金屬加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及基于激光束熱處理的金屬部件表面涂層強化方法。本發(fā)明提供的方法通過環(huán)帶激光束對磨砂環(huán)帶區(qū)由內(nèi)而外依次進行激光熱處理，磨砂程度低的高區(qū)金屬表面組織在吸熱后順勢向磨砂程度高的低區(qū)金屬表面組織呈發(fā)散方式流動，即方便內(nèi)側(cè)金屬表面組織快速擴散，提高了熱處理效率；金屬表面組由內(nèi)側(cè)向外側(cè)擴散將打磨處理后凹凸部分強化形成光滑表面，既提高了金屬表面強化的均勻度，還提高了金屬表面的光滑程度；在金屬表面涂抹納米涂液，使得金屬表面組織吸熱過程中納米涂液中的納米成分能夠逆勢嵌入金屬表面組織，從而提高了金屬表面強化的硬化程度；平衡在發(fā)散方式流動過程中金屬表面外側(cè)組織稀疏、內(nèi)側(cè)組織稠密的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及基于激光束熱處理的金屬部件表面涂層強化方法。

背景技術(shù)

激光熱處理技術(shù)是利用高功率密度的激光束對金屬進行表面處理的方法，它可以對金屬實現(xiàn)相變硬化(或稱作表面淬火、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)生用其大表面淬火達不到的表面成分、組織、性能的改變。經(jīng)激光處理后，鑄鐵表面硬度可以達到HRC60度以上，中碳及高碳的碳鋼，表面硬度可達HRC70度以上,從而提高抗磨性、抗疲勞、耐腐蝕、抗氧化等性能,延長其使用壽命。

然而，現(xiàn)有激光熱處理基本上采用以點形成線或面的形式進行金屬表面強化，金屬表面吸熱強化過程中由于吸收熱量分布不均，容易導(dǎo)致金屬表面組織流動重組強化時存在各個金屬表面局部強化程度分布不均勻；此外，僅依靠激光熱處理進行金屬表面強化的效果有待進一步提升。

因此，研究設(shè)計一種基于激光束熱處理的金屬部件表面涂層強化方法是目前亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有激光熱處理進行金屬表面強化存在金屬表面局部強化程度分布不均勻、強化效果較差的問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于激光束熱處理的金屬部件表面涂層強化方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。

基于激光束熱處理的金屬部件表面涂層強化方法，具體包括以下步驟。

步驟1、將金屬部件表面通過砂紙打磨形成多個同心分布的磨砂環(huán)帶區(qū)，相鄰磨砂環(huán)帶區(qū)之間無間隙分布。

步驟2、將打磨后的金屬部件置入清洗液中，通過超聲波清洗機清洗金屬部件表面的碎屑與污質(zhì)。

步驟3、將納米涂液涂抹在金屬部件的磨砂環(huán)帶區(qū)，并通過激振器初步振動金屬部件以使納米涂液在磨砂環(huán)帶區(qū)的同直徑區(qū)域均勻分布。

步驟4、采用激光器裝置輸出與不同磨砂環(huán)帶區(qū)對應(yīng)的環(huán)帶激光束，通過環(huán)帶激光束由內(nèi)而外依次對磨砂環(huán)帶區(qū)進行激光熱處理，同時通過激振器二次振動金屬部件；以使金屬部件表面吸熱后從高區(qū)向低區(qū)擴散時，納米涂液逆向流動嵌入金屬部件表面形成強化表面層。

進一步地，同一所述磨砂環(huán)帶區(qū)沿遠離圓心方向的磨砂程度逐漸加大，內(nèi)側(cè)磨砂環(huán)帶區(qū)中低程度區(qū)的磨砂程度小于外側(cè)磨砂環(huán)帶區(qū)中高程度區(qū)的磨砂程度。

進一步地，所述磨砂環(huán)帶區(qū)中高程度區(qū)至低程度區(qū)的磨砂程度變化呈正弦波中增長趨勢減緩的四分之一波長狀。

進一步地，所述磨砂環(huán)帶區(qū)沿直徑方向的寬度相同，寬度范圍為3-5mm。

進一步地，所述激振器初步振動頻率為8-16HZ。

進一步地，所述激振器二次振動頻率為200-250HZ。

進一步地，所述激光器裝置輸出的激光脈沖寬度為30-60ps，激光功率密度為300-400MW/cm²。

進一步地，所述激光器裝置為環(huán)形激光器。