[发明专利]一种激光淬火方法及装置

权利要求书

1.一种激光淬火方法，该方法将激光束通过扫描振镜后辐照到工件表面，激光束对每个加工单元进行间歇式重复辐照，使工件表面的激光淬火区域高于工件材料的奥氏体化温度，但始终低于其工件材料的熔点，并利用激光多次重复加热的累积热效应形成激光淬火层，并达到所需硬化层深度；所述加工单元是指在不移动振镜位置和工件位置的情况下，将激光束通过扫描振镜后辐照到工件表面并一次连续作用于工件表面的区域。

2.根据权利要求1所述的激光淬火方法，其特征在于，该方法通过控制激光淬火工艺参数完成激光淬火，激光淬火工艺参数包括激光功率、扫描速度、光斑尺寸、扫描周期和扫描次数等，其中，扫描周期是指设定的激光束对一个加工单元的一次连续辐照加热时间与一次间隙时间之和；扫描次数是指使一个淬火单元达到所需硬化层深度进行重复扫描的次数。

3.根据权利要求1所述的激光淬火方法，其特征在于，当需要淬火单元连续填充才能覆盖整个待淬火区域时，所述激光淬火工艺参数还包括相对移动速度，它是指光束从一个淬火单元向另一个淬火单元移动的速度。所述激光淬火方法包括重复扫描激光淬火方法和重复扫描式飞行激光淬火方法。

4.根据权利要求1、2或3中任一所述的重复扫描激光淬火方法，其特征在于，该方法包括下述具体步骤：

(1)设工件上淬火单元总数为N，当前处理的淬火单元在工件上的序号为j，淬火周期为T，一个淬火单元内所需的扫描次数为Q，实际扫描次数的参量为q；

淬火周期T是指一个淬火单元内的扫描次数与扫描周期的乘积；淬火单元是指在一个淬火周期T内激光束在工件表面辐照的加工单元的集合；

令j＝1，q＝1；并且在整个激光淬火过程中一个加工单元内的激光能量分布基本均匀一致；

(2)经过扫描振镜后的激光束辐照到第j个淬火单元的起始位置，并记录该时间点为t₀；所述激光束对淬火单元中的每一个加工单元进行一次扫描，完成后进入(3)；

(3)判断q是否等于设定的扫描次数Q，如果是，则第j个淬火单元淬火完毕，即第j个淬火单元中所包含的所有加工单元发生激光相变硬化，并达到所设计的硬化层深度，然后转入步骤(4)；如果否，令q＝q+1，设当前时间为t，扫描周期T_b，当t-t₀＝T_b时，转入步骤(2)；

(4)判断j是否等于N。如果是，则说明所包含的所有淬火单元发生激光相变硬化，形成激光淬火硬化区域，并达到所设计的硬化层深度，然后转入步骤(5)；如果否，令j＝j+1，转入步骤(2)；

(5)结束。