激光抛光原理

当材料表面有激光束聚焦时，很短的时间内，在近表面区域有大量的热积累，这就会使材料表面温度迅速升高，当温度达到材料的熔点时，近表面层开始熔化，当温度继续升高达到材料的沸点时，近表面层就 开始蒸发，而材料基体的温度基本保持在室温。当以上物理变化过程主要为熔化时，因为材料表面熔化部分各处曲 率半径的不同，使熔融的材料向曲率低(即曲率半径大)的地方流动，至 率半径的不同，使熔融的材料向曲率低(即曲率半径大)的地方流动，至 各处的曲率趋于一致。同时，固态和液态临界处快速凝固，**终获得理 想光滑的表面。 在这个过程中，如果材料处于熔融状态的时间过长的话，熔化层就 会向深处扩展，材料的整体外观和机械性能也会随之降低。因此，激光 束和特定材料的相互作用必须产生一个高的温度梯度，促进材料快速加 热和冷却，熔化极限，熔深和材料处于熔化状态的时间取决于入射光束和材料相互作用过程中不同的参数。当上述物理变化过程主要为蒸发时，激光抛光的实质就是去除材料表面一薄层物质。

激光抛光技术特点

激光抛光是一种利用光纤激光光束对加工元件进行抛光处理的设备，该设备采用一体化整体结构，无化学污染和工作噪音，具有高效率、长寿命和少维护的特点，大大节省了人力和能量消耗。激光抛光是随着激光技术的发展才出现的一种新型材料表面处理技术，它主要是用一定的能量密度和波长的激光束辐射特点的工件，从而让它的表面出现一层薄薄的物质融化层或者蒸发从而获得光滑的表面。激光抛光机从根本上解决了传统抛光技术很难或者根本不可能解决的、具有复杂的形态和外貌的工件表面，从而提供了自动加工的可能性，所以说激光抛光机是一种很有前途的新型材料加工技术。

激光有4大特性: 单色性、相干性、方向性和高能量密度。这些性质使激 光在加工方面具有独特的优势, 激光可经聚焦产生巨大的功率密度( 或能量密度) , 这使激光抛光成为了可能。表 1 给出了激光抛光与其它抛光技术的比较。从表中我们可以看出激光抛光有以下特点:

( 1) 它是非接触式抛光, 接触式抛光在样品上施加了外力, 样品在外力下容易破裂; 而非接触式激光抛光则不会对样品施加任何压力;

( 2) 激光抛光有很高的灵活性, 它不仅能对平面进行抛光,还由于激光抛光是非接触式加工, 故运用计算机三维控制能够对各种曲面进行抛光, 如是对称曲面效果则更好, 激光能够抛光的面形有: 平面、球面、椭球面、抛物面等;

( 3) 抛光样品时, 不需要其它的辅助药剂, 故对环境的污染很小;

( 4)可以实现精密的抛光; 材料表面经激光抛光后可以达到纳米级, 甚至亚纳米级;

( 5)特别适合超硬材料和脆性材料粗抛光后的精抛光;

( 6) 可实现微细抛光, 对选定的微小区域进行局部抛光;

( 7) 抛光需要的工作环境比较简单, 一般在室温下进行, 不需要特殊的工作环境。