一种基于激光冲击的渗碳方法技术

本发明专利技术属于材料表面强化处理技术领域，尤其涉及一种基于激光冲击的渗碳方法。本发明专利技术渗碳方法是一种辅助热效应的激光冲击渗碳方法，一体化涂层同时具备约束层和吸收层的作用，碳粉作为吸收层可直接将激光引发的热量传递至金属靶材表面，激光冲击处理过程中，激光光束作用到金属靶材表面后，在超短时间内形成高温高压等离子体，等离子体在有限空间产生爆炸冲击波将碳粉压入金属靶材内部，形成具有精确深度的渗碳层，达到渗碳效果，本发明专利技术渗碳方法采用脉冲激光诱导的冲击波对金属靶材的穿透作用将碳粉压入至金属靶材内部，具有精准可控特性，能够实现特定部位的局部渗碳，进而实现金属靶材的局部硬化处理。

A Carburizing Method Based on Laser Shock

The invention belongs to the technical field of material surface strengthening treatment, in particular to a carburizing method based on laser shock. The carburizing method of the present invention is a laser shock carburizing method with auxiliary thermal effect. The integrated coating has the function of both restraint layer and absorption layer. Carbon powder as absorption layer can directly transfer the heat induced by laser to the surface of metal target. During laser shock treatment, after laser beam acts on the surface of metal target, high temperature and high pressure plasma is formed in a very short time, etc. Ion generates explosive shock wave in limited space to press carbon powder into metal target and form carburizing layer with precise depth to achieve carburizing effect. The carburizing method of the present invention uses shock wave induced by pulsed laser to penetrate metal target to press carbon powder into metal target, which has precise controllable characteristics and can realize local carburizing at specific parts, thereby realizing carburizing effect. Local hardening of metal targets.

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光冲击的渗碳方法
本专利技术属于材料表面强化处理
，尤其涉及一种基于激光冲击的渗碳方法。
技术介绍
渗碳是金属材料表面强化处理方式的一种，通常通过将工件置入活性渗碳介质中，经过一定温度的保温处理使金属材料表面形成一定的碳浓度梯度进行渗碳。随着工业发展，某些具体零件开始出现局部硬化需求，但现有渗碳方法只适用于工件整体表面的硬化处理。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于激光冲击的渗碳方法，用于解决现有渗碳方法只适用于工件整体表面的硬化处理的技术问题。本专利技术提供的具体技术方案如下：一种基于激光冲击的渗碳方法，包括以下步骤：a)将碳粉涂覆于约束层上得到一体化涂层；b)在金属靶材表面涂覆所述一体化涂层，所述一体化涂层的碳粉正对所述金属靶材表面，再进行激光冲击处理，得到渗碳金属材料。优选的，所述约束层为K9玻璃。优选的，所述金属靶材的材料选自低碳钢或低合金钢。优选的，所述金属靶材表面的表面粗糙度低于Ra5。优选的，所述激光冲击处理的激光光斑为圆形光斑，所述圆形光斑的光斑搭接率大于50％。优选的，所述激光冲击处理的方式为逐点加工。优选的，所述碳粉通过胶黏剂涂覆于所述约束层上。优选的，步骤b)所述再进行激光冲击处理之后，所述得到渗碳金属材料之前，还包括：去除所述一体化涂层。优选的，所述去除所述一体化涂层之后，还包括：对进行所述激光冲击处理之后的金属靶材进行后处理，除去残留在所述金属靶材表面的碳粉。优选的，所述后处理为机械抛光。综上所述，本专利技术提供了一种基于激光冲击的渗碳方法，包括以下步骤：a)将碳粉涂覆于约束层上得到一体化涂层；b)在金属靶材表面涂覆所述一体化涂层，所述一体化涂层的碳粉正对所述金属靶材表面，再进行激光冲击处理，得到渗碳金属材料。本专利技术渗碳方法是一种辅助热效应的激光冲击渗碳方法，一体化涂层同时具备约束层和吸收层的作用，碳粉作为吸收层可直接将激光引发的热量传递至金属靶材表面，激光冲击处理过程中，激光光束作用到金属靶材表面后，在超短时间内形成高温高压等离子体，等离子体在有限空间产生爆炸冲击波将碳粉压入金属靶材内部，形成具有精确深度的渗碳层，达到渗碳效果，本专利技术渗碳方法采用脉冲激光诱导的冲击波对金属靶材的穿透作用将碳粉压入至金属靶材内部，具有精准可控特性，能够实现特定部位的局部渗碳，进而实现金属靶材的局部硬化处理。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为本专利技术实施例提供的一种基于激光冲击的渗碳方法的一体化涂层的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种基于激光冲击的渗碳方法的流程示意图；图示说明：1.约束层；2.碳粉；3.一体化涂层；4.激光光束；5.等离子体；6.冲击波；7.渗碳层；8.金属靶材。具体实施方式本专利技术提供了一种基于激光冲击的渗碳方法，用于解决现有渗碳方法只适用于工件整体表面的硬化处理的技术问题。下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。一种基于激光冲击的渗碳方法，包括以下步骤：a)将碳粉涂覆于约束层上得到一体化涂层；b)在金属靶材表面涂覆一体化涂层，一体化涂层的碳粉正对金属靶材表面，再进行激光冲击处理，得到渗碳金属材料。请参阅图1，为本专利技术实施例提供的一种基于激光冲击的渗碳方法的一体化涂层的结构示意图。请参阅图2，为本专利技术实施例提供的一种基于激光冲击的渗碳方法的流程示意图。本专利技术渗碳方法是一种辅助热效应的激光冲击渗碳方法，一体化涂层3同时具备约束层1和吸收层的作用，约束层1可提高激光冲击波的有效压力，碳粉2作为吸收层可直接将激光引发的热量传递至金属靶材8表面，激光冲击处理过程中，激光光束作用到金属靶材表面8后，在超短时间内形成高温高压等离子体5，等离子体5在有限空间产生爆炸冲击波将碳粉2压入金属靶材8内部，形成具有精确深度的渗碳层7，达到渗碳效果，本专利技术渗碳方法采用脉冲激光诱导的冲击波对金属靶材8的穿透作用将碳粉2压入至金属靶材8内部，具有精准可控特性，能够实现特定部位的局部渗碳，进而实现对金属靶材8的局部硬化处理。本专利技术实施例中，激光冲击通过强激光诱导的冲击波强化金属，能够大幅度增强金属靶材8的耐久性，将激光冲击用于渗碳方法，能够充分利用脉冲激光诱导的冲击波，使碳粉2压入至金属靶材8内部，实现特定部位的局部渗碳，可控性强，并且渗碳过程清洁且无污染，节省原料。本专利技术实施例中，步骤b)在金属靶材8表面涂覆一体化涂层3再进行激光冲击处理的次数为两次以上，以增强渗碳效果。需要说明的是，步骤b)在金属靶材8表面涂覆一体化涂层3再进行激光冲击处理的次数可根据实际需要进行调整。本专利技术实施例中，激光冲击进行渗碳的深度可通过改变激光冲击过程中的激光脉冲宽度进行调整。脉冲宽度越大，进行渗碳的深度越深。需要说明的是，约束层1、碳粉2和一体化涂层3的厚度可根据实际需要进行调整，此处不做具体限定。本专利技术实施例中，约束层1为K9玻璃。本专利技术实施例中，金属靶材8的材料选自低碳钢或低合金钢。本专利技术实施例中，金属靶材8表面的表面粗糙度低于Ra5，能够保证一体化涂层3进行均匀覆盖，并能够使得渗碳效果更佳，呈现均匀渗碳效果。本专利技术实施例中，激光冲击处理的激光光斑为圆形光斑，圆形光斑的光斑搭接率大于50％，能够保证渗碳区域整体受到激光冲击波的作用。本专利技术实施例中，激光冲击处理的方式为逐点加工。本专利技术实施例中，需要进行不同位置的局部渗碳处理时，激光冲击处理的方式为逐点加工。逐点加工具体为：采用机械臂携带待加工零件移动进行待加工零件不同位置的激光冲击处理，机械臂移动一下进行一次激光冲击。本专利技术实施例中，碳粉2通过胶黏剂涂覆于约束层1上。胶黏剂可为胶水，还可根据需要采用其它胶黏剂。本专利技术实施例中，步骤b)再进行激光冲击处理之后，得到渗碳金属材料之前，还包括：去除一体化涂层3。本专利技术实施例中，去除一体化涂层3之后，还包括：对进行激光冲击处理之后的金属靶材8进行后处理，除去残留在金属靶材8表面的碳粉。本专利技术实施例中，后处理为机械抛光。综上所述，本专利技术提供了一种基于激光冲击的渗碳方法，包括以下步骤：a)将碳粉涂覆于约束层上得到一体化涂层；b)在金属靶材表面涂覆一体化涂层，一体化涂层的碳粉正对金属靶材表面，再进行激光冲击处理，得到渗碳金属材料。本专利技术渗碳方法是一种辅助热效应的激光冲击渗碳方法，一体化涂层3同时具备约束层1和吸收层的作用，约束层1可提高激光冲击波的有效压力，碳粉2作为吸收层可直接将激光引发的热量传递至金属靶材8表面，激光冲击处理过程中，激光光束作用到金属靶材表面8后，在超短时间内形成高温高压等离子体5，等离子体5在有限空间产生爆炸冲击波将碳粉2压入金属靶材8内部，形成具有精确深度的渗碳层7，达到渗碳效果，本专利技术渗碳方法采用脉冲激光诱导的冲击波对金属靶材8的穿透作用将碳粉2压入至金属靶材8内部，具有精准可控特性，能够实现特定部位的局部渗碳，进而实现对金属靶材8的局部硬化处理。为了进一步理解本专利技术，下面结合具体实施例对本专利技术进行详细阐述。实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于激光冲击的渗碳方法，其特征在于，包括以下步骤：a)将碳粉涂覆于约束层上得到一体化涂层；b)在金属靶材表面涂覆所述一体化涂层，所述一体化涂层的碳粉正对所述金属靶材表面，再进行激光冲击处理，得到渗碳金属材料。

【技术特征摘要】
1.一种基于激光冲击的渗碳方法，其特征在于，包括以下步骤：a)将碳粉涂覆于约束层上得到一体化涂层；b)在金属靶材表面涂覆所述一体化涂层，所述一体化涂层的碳粉正对所述金属靶材表面，再进行激光冲击处理，得到渗碳金属材料。2.根据权利要求1所述的渗碳方法，其特征在于，所述约束层为K9玻璃。3.根据权利要求1所述的渗碳方法，其特征在于，所述金属靶材的材料选自低碳钢或低合金钢。4.根据权利要求1所述的渗碳方法，其特征在于，所述金属靶材表面的表面粗糙度低于Ra5。5.根据权利要求1所述的渗碳方法，其特征在于，所述激光冲击处理的激光光斑为圆形光斑，所述圆形光斑的...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢国鑫，张永康，林超辉，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44