模具钢表面皮秒激光分步烧蚀抛光工艺研究

摘要

[目的]轮胎模具在制造过程中产生的较深划痕需要被去除，以降低表面粗糙度。[方法]采用皮秒脉冲激光器进行分步烧蚀抛光试验，即先通过激光烧蚀的方式去除模具表面的划痕，再进行激光抛光。通过设计激光烧蚀的正交试验和激光抛光的单因素试验，探求最佳工艺参数组合。[结果]当激光能量密度为0.11 J/cm²，扫描速率为10 mm/s，扫描间距为0.01 mm时，可以去除材料表面深度约38μm的划痕，材料去除机理为烧蚀气化。在激光能量密度为0.39 J/cm²，扫描速率为1 250 mm/s，扫描间距为0.018 mm时，通过第二步的激光抛光工艺可将材料表面粗糙度Ra由（1.404±0.132）μm降低至（99±18） nm，总降低率为92.9%，激光抛光机理为表面浅熔融。经过两步激光处理后，材料表面显微硬度由（235.9±17.3） HV提升至（316.3±6.5） HV。[结论]通过分步烧蚀抛光的激光加工技术可以获得光洁、无划痕且高硬度的35钢表面，有利于后续硫化工艺中的脱模过程。

关键词

激光烧蚀 / 激光抛光 / 碳素结构钢 / 表面粗糙度 / 硬度