小功率半导体激光器薄板激光热处理与成形复合工艺

摘要： 近年来，由于全球环境问题日益严峻，资源回收利用的重要性与日俱增。有鉴于此，有必要尽量减少当前生产系统的资源需求。这一理念被称为可持续发展。当该理念应用于机床领域时，其核心假设是：小型零部件应当采用小型机床进行加工。此外，工业领域正呈现消费者需求多元化与产品生命周期短暂化的趋势。这使得整体生产模式已从多品种小批量制造，转变为可变品种与可变数量的混合生产。在此背景下，单元生产系统作为能实现可变品种可变数量生产的制造模式日益受到关注。该系统同样要求机床实现小型化与工序集约化，由此催生了热处理工序（尤其是机床工序集约化中的热处理环节）的整合需求。 实践证明，当激光束被集成到机床工作台上的淬火回火等热处理工艺中时，能成为高效的热源。另一方面，对于薄板材料而言，众所周知激光照射会导致板材变形（这种现象被称为激光成形）。激光成形技术还能在不使用冲压模具的情况下制造复杂形状。因此，我们提出采用小型功率半导体激光器实现薄板激光热处理与成形的复合工艺，并证实该方法能使紧凑型机床制造出淬硬钣金产品成为可能。此外，考虑到激光淬火成形过程中的能耗问题，我们从降低环境负荷的角度研究了适宜的激光照射参数。