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激光拋光原理

當(dang)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)表面有(you)激(ji)(ji)光(guang)束(shu)聚焦時，很(hen)短(duan)的(de)(de)(de)(de)時間內(nei)，在近(jin)(jin)表面區域有(you)大(da)量的(de)(de)(de)(de)熱積累，這就會(hui)使材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)表面溫(wen)(wen)度(du)迅速升高(gao)，當(dang)溫(wen)(wen)度(du)達到材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)熔(rong)(rong)點(dian)時，近(jin)(jin)表面層開(kai)始熔(rong)(rong)化(hua)(hua)，當(dang)溫(wen)(wen)度(du)繼續(xu)升高(gao)達到材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)沸點(dian)時，近(jin)(jin)表面層就 開(kai)始蒸發，而材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)基體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)基本保持在室溫(wen)(wen)。當(dang)以(yi)上(shang)物(wu)(wu)理變化(hua)(hua)過(guo)程主要(yao)為熔(rong)(rong)化(hua)(hua)時，因(yin)為材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)表面熔(rong)(rong)化(hua)(hua)部分各(ge)處(chu)(chu)曲(qu) 率(lv)(lv)半徑(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)不同(tong)(tong)(tong)，使熔(rong)(rong)融(rong)的(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)向曲(qu)率(lv)(lv)低(即曲(qu)率(lv)(lv)半徑(jing)(jing)大(da))的(de)(de)(de)(de)地方流(liu)動(dong)，至 率(lv)(lv)半徑(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)不同(tong)(tong)(tong)，使熔(rong)(rong)融(rong)的(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)向曲(qu)率(lv)(lv)低(即曲(qu)率(lv)(lv)半徑(jing)(jing)大(da))的(de)(de)(de)(de)地方流(liu)動(dong)，至 各(ge)處(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)曲(qu)率(lv)(lv)趨(qu)于一(yi)致。同(tong)(tong)(tong)時，固態(tai)和液態(tai)臨界(jie)處(chu)(chu)快速凝固，**終獲得理 想光(guang)滑的(de)(de)(de)(de)表面。 在這個(ge)過(guo)程中(zhong)，如(ru)果(guo)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)處(chu)(chu)于熔(rong)(rong)融(rong)狀態(tai)的(de)(de)(de)(de)時間過(guo)長的(de)(de)(de)(de)話，熔(rong)(rong)化(hua)(hua)層就 會(hui)向深處(chu)(chu)擴展，材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)整體(ti)(ti)外(wai)觀和機械性能也會(hui)隨之降低。因(yin)此，激(ji)(ji)光(guang) 束(shu)和特定材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)相互(hu)作(zuo)用必(bi)須產生一(yi)個(ge)高(gao)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)梯(ti)度(du)，促進材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)快速加 熱和冷卻，熔(rong)(rong)化(hua)(hua)極限，熔(rong)(rong)深和材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)處(chu)(chu)于熔(rong)(rong)化(hua)(hua)狀態(tai)的(de)(de)(de)(de)時間取決(jue)于入射光(guang)束(shu)和材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)相互(hu)作(zuo)用過(guo)程中(zhong)不同(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)參數(shu)。當(dang)上(shang)述(shu)物(wu)(wu)理變化(hua)(hua)過(guo)程主要(yao)為蒸發時，激(ji)(ji)光(guang)拋光(guang)的(de)(de)(de)(de)實質(zhi)就是去(qu)除材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)表面一(yi)薄層物(wu)(wu)質(zhi)。

激光(guang)拋光(guang)技術特(te)點

激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)拋(pao)光(guang)(guang)是(shi)(shi)一(yi)(yi)(yi)種利用光(guang)(guang)纖激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)光(guang)(guang)束對加(jia)工(gong)元件進行拋(pao)光(guang)(guang)處理的(de)(de)(de)設備，該設備采用一(yi)(yi)(yi)體化整體結構(gou)，無(wu)化學污染和工(gong)作(zuo)噪音，具有(you)高效率、長(chang)壽命和少維護的(de)(de)(de)特點(dian)，大大節(jie)省了(le)人力和能量消耗。激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)拋(pao)光(guang)(guang)是(shi)(shi)隨著激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)技術(shu)(shu)的(de)(de)(de)發展才(cai)出現的(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)種新型材(cai)料表面處理技術(shu)(shu)，它主要是(shi)(shi)用一(yi)(yi)(yi)定的(de)(de)(de)能量密度和波長(chang)的(de)(de)(de)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)束輻(fu)射特點(dian)的(de)(de)(de)工(gong)件，從(cong)而讓它的(de)(de)(de)表面出現一(yi)(yi)(yi)層(ceng)薄薄的(de)(de)(de)物質融化層(ceng)或(huo)者(zhe)蒸發從(cong)而獲得光(guang)(guang)滑的(de)(de)(de)表面。激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)拋(pao)光(guang)(guang)機(ji)從(cong)根本(ben)上解決(jue)了(le)傳(chuan)統拋(pao)光(guang)(guang)技術(shu)(shu)很(hen)難或(huo)者(zhe)根本(ben)不可能解決(jue)的(de)(de)(de)、具有(you)復雜的(de)(de)(de)形態和外貌的(de)(de)(de)工(gong)件表面，從(cong)而提供了(le)自動加(jia)工(gong)的(de)(de)(de)可能性，所以說激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)拋(pao)光(guang)(guang)機(ji)是(shi)(shi)一(yi)(yi)(yi)種很(hen)有(you)前(qian)途的(de)(de)(de)新型材(cai)料加(jia)工(gong)技術(shu)(shu)。

激光(guang)(guang)(guang)有(you)4大(da)特(te)性(xing)(xing): 單色(se)性(xing)(xing)、相干(gan)性(xing)(xing)、方向性(xing)(xing)和(he)高能(neng)量密(mi)度。這(zhe)些性(xing)(xing)質使(shi)激 光(guang)(guang)(guang)在加工(gong)方面具有(you)獨特(te)的優勢, 激光(guang)(guang)(guang)可(ke)經聚焦產生巨大(da)的功(gong)率密(mi)度( 或能(neng)量密(mi)度) , 這(zhe)使(shi)激光(guang)(guang)(guang)拋(pao)光(guang)(guang)(guang)成(cheng)為了(le)可(ke)能(neng)。表 1 給出了(le)激光(guang)(guang)(guang)拋(pao)光(guang)(guang)(guang)與其它拋(pao)光(guang)(guang)(guang)技術的比(bi)較。從表中我們可(ke)以看出激光(guang)(guang)(guang)拋(pao)光(guang)(guang)(guang)有(you)以下特(te)點:

( 1) 它是非(fei)接(jie)觸(chu)式(shi)拋(pao)光(guang), 接(jie)觸(chu)式(shi)拋(pao)光(guang)在樣品上施(shi)加(jia)了外力, 樣品在外力下容易破(po)裂; 而(er)非(fei)接(jie)觸(chu)式(shi)激光(guang)拋(pao)光(guang)則不會(hui)對樣品施(shi)加(jia)任何壓(ya)力;

( 2) 激光(guang)(guang)拋(pao)光(guang)(guang)有(you)很高的靈(ling)活性, 它不僅(jin)能(neng)對平面(mian)進行拋(pao)光(guang)(guang),還由于激光(guang)(guang)拋(pao)光(guang)(guang)是(shi)非(fei)接觸(chu)式加工(gong), 故運用計算機三維控(kong)制(zhi)能(neng)夠對各種(zhong)曲(qu)面(mian)進行拋(pao)光(guang)(guang), 如是(shi)對稱曲(qu)面(mian)效(xiao)果則更好, 激光(guang)(guang)能(neng)夠拋(pao)光(guang)(guang)的面(mian)形有(you): 平面(mian)、球(qiu)面(mian)、橢球(qiu)面(mian)、拋(pao)物面(mian)等(deng);

( 3) 拋光樣品時, 不需要其(qi)它的輔助藥劑, 故(gu)對(dui)環境的污(wu)染很小(xiao);

( 4)可以(yi)實現精密的拋(pao)光(guang); 材料表面經激光(guang)拋(pao)光(guang)后(hou)可以(yi)達到納(na)米級(ji), 甚(shen)至亞納(na)米級(ji);

( 5)特別適合超(chao)硬材料(liao)和脆性(xing)材料(liao)粗(cu)拋光后的(de)精拋光;

( 6) 可實(shi)現微細拋光, 對選定的微小區域進行局部拋光;

( 7) 拋光需要的工(gong)作(zuo)環境比較簡單(dan), 一般在(zai)室溫下進行, 不需要特殊的工(gong)作(zuo)環境。