激光加工主要用于切割、表面處理、焊接、打標(biāo)和打孔等。激光表面處理包括激光相變硬化、激光熔敷、激光表面合金化和激光表面熔凝等。激光加工技術(shù)已在眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，隨著激光加工技術(shù)、設(shè)備、工藝研究的不斷深進，將具有更廣闊的應(yīng)用遠景。由于加工過程中輸進工件的熱量小，熱影響區(qū)和熱變形小；加工效率高，易于實現(xiàn)自動化。波長為1.06μm金屬材料的精密切割、微孔加工、精密焊接等。此外在不需很高功率的半導(dǎo)體制造領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用遠景，如打標(biāo)、微調(diào)、掩模修整、刻劃和切割等。高輸出功率的YAG激光器目前在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。通過切割對比實驗發(fā)現(xiàn)，用高功率YAG激光器可以實現(xiàn)質(zhì)量不低于二氧化碳激光器的鋼板切割加工。YAG激光器通過光纖傳輸控制，可以在不銹鋼板上打出高深寬比的微孔。波長為1.06μm的YAG激光器由于波是非、金屬表面的反射率低，故適用于金屬材料的精密切割、微孔加工、精密焊接等。YAG激光器的脈寬和波長可調(diào)，其基本波長為1064nm，通過非線性光學(xué)元件可以獲得二次諧波(532nm)、三次諧波(355nm)和四次諧波(266nm)。四次諧波的波長與KrF準分子激光器的波長相近，因此可用于精密的刻蝕加工。此外YAG高倍頻激光器操縱輕易、輸出穩(wěn)定。激光加工技術(shù)有以下很多獨特的優(yōu)點。
(1)可以對多種金屬、非金屬加工，特別是可以加工高硬度、高脆性及高熔點的材料。
(2)無需直接作用于工件；生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠。
(3)加工速度快，并且是局部加工，對非激光照射部位沒有或影響極小。其影響區(qū)小，工件變形小。
(4)激光束易于導(dǎo)向、聚焦實現(xiàn)作各方向變換，極易與數(shù)控系統(tǒng)配合，形成智能化控制系統(tǒng)。
4 激光加工機械密封的應(yīng)用
機械密封環(huán)所用的材料，一般是以WC為代表的各種硬質(zhì)合金以及各種新陶瓷，如SiC、SiN等，它們都具有很大的硬度、耐磨性和耐腐蝕性。激光加工是指利用高能量密度激光束對材料表面進行往除材料的一種特殊加工方法。到目前為止，該方法廣泛應(yīng)用的技術(shù)有激光切割、激光打孔、激光打標(biāo)等。激光加工機械密封環(huán)表面微凹坑，實現(xiàn)密封的高性能運行，已有一定程度的研究。由于激光加工是一種瞬時、局部熔化、氣化的熱加工，影響因素很多，因此精微加工時，精度和表面粗糙度不易保證，必須進行反復(fù)的實驗，尋找優(yōu)化的工藝參數(shù)及公道輔助工藝措施，才能保證加工質(zhì)量要求。
對于機械密封端面改形及表面處理，普通加工方法顯得嚴重不足。激光加工無疑是密封環(huán)端面形貌改良的最佳方法。通過研究不同的激光器，不同的激光強度，不同的輔助條件來尋找一種合適的加工設(shè)備，國內(nèi)外在這方面都取得了一定的進步。Muller在1997年利用激光技術(shù)加工出了“液體回流式”流體潤滑機械密封的槽型，并采用有限元法分析了端面之間流體的活動，以及通過試驗驗證了這種槽型能產(chǎn)生更大的承載能力。Etsion教授也利用激光技術(shù)進行密封表面規(guī)則微凹坑的加工，刻出不同幾何外形、大小和孔隙率的微凹坑如圖3所示，并對均勻孔直徑為90μm，不等孔深2～26μm，孔隙率25％的激光紋理環(huán)進行了磨損試驗。在國內(nèi)，天津激光研究所利用激光打標(biāo)技術(shù)在陶瓷密封環(huán)上加工出了深度不等的螺旋槽。
流體動壓型密封受到流體動壓軸承的啟示，通過在密封端面上開槽、臺階、斜面、孔等主動利用流體動、靜壓特性。在端面上開槽主要是開微米級的槽，深度大約3—5μm，略大于端面問的間隙1μm。利用激光加工而成的非接觸式機械密封，其密封面問的摩擦只有流體之間的內(nèi)摩擦，并且工作在流體潤滑狀態(tài)下，這就大大延長了機械密封的壽命。
5 展看與趨勢
基于流體動壓潤滑理論的非接觸式機械密封，通過密封環(huán)端面改形技術(shù)來實現(xiàn)非接觸、零泄露。由于節(jié)能、環(huán)保的要求，對密封性能要求越來越高。激光加工機械密封端面，實現(xiàn)各種形貌特征，必將是一個趨勢。目前非接觸式研究還不夠成熟，激光加工的密封產(chǎn)品還沒有成為規(guī)模，還不是非常普及。怎樣選擇合適的激光加工參數(shù)和輔助條件，使加工出的產(chǎn)品造型尺寸精確，是一個重要的課題。應(yīng)用激光加工方法，加工出各種外形的端面形貌，使之具有非接觸液體潤滑的能力，具有巨大的實用價值。
在激光加工技術(shù)方面還有很多課題需要研究，如降低加工裝置本錢、進步加工效率及加強復(fù)雜零件加工的適應(yīng)性等，特別是在精細加工方面，如何進步光束質(zhì)量、聚光性以及輸出功率均是重要的研究課題。激光加工作為一種運用計算機、數(shù)控等先進技術(shù)的自動化加工方式，今后隨著科學(xué)技術(shù)的進步，必將獲得更大的應(yīng)用和發(fā)展。采用激光處理技術(shù)可以擴大密封的使用范圍，進步密封的可靠性，節(jié)省輔助設(shè)備。因此研究機械密封端面的激光加工方法及具有激光加工槽形的機械密封的性能，具有巨大的技術(shù)潛力和更大的貿(mào)易價值。
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