激光淬火(huǒ)是利用激光将材料表面加熱到相變點以上,随着材料自身冷卻,奧氏體(tǐ)轉變爲馬氏體(tǐ),從而使材料表面硬化的淬火(huǒ)技術。定義編輯 播報采用激光淬火(huǒ)齒面,其加熱冷卻速度很高,工(gōng)藝周期短,不需要外(wài)部淬火(huǒ)介質.具有工(gōng)件變形小(xiǎo),工(gōng)作環境潔淨,處理後不需要磨齒等精加工(gōng),且被處理齒輪尺寸不受熱處理設備尺寸的限制等獨特優點.質量優勢激光淬火(huǒ)的功率密度高,冷卻速度快,不需要水或油等冷卻介質,是清潔、快速的淬火(huǒ)工(gōng)藝。與
激光淬火(huǒ)是利用激光将材料表面加熱到相變點以上,随着材料自身冷卻,奧氏體(tǐ)轉變爲馬氏體(tǐ),從而使材料表面硬化的淬火(huǒ)技術。
采用激光淬火(huǒ)齒面,其加熱冷卻速度很高,工(gōng)藝周期短,不需要外(wài)部淬火(huǒ)介質.具有工(gōng)件變形小(xiǎo),工(gōng)作環境潔淨,處理後不需要磨齒等精加工(gōng),且被處理齒輪尺寸不受熱處理設備尺寸的限制等獨特優點.
質量優勢
激光淬火(huǒ)的
功率密度高,
冷卻速度快,不需要水或油等冷卻介質,是清潔、快速的淬火(huǒ)工(gōng)藝。與感應淬火(huǒ)、火(huǒ)焰淬火(huǒ)、滲碳淬火(huǒ)工(gōng)藝相比,激光淬火(huǒ)淬硬層均勻,硬度高(一(yī)般比感應淬火(huǒ)高1-3HRC),工(gōng)件變形小(xiǎo),加熱層深度和加熱軌迹容易控制,易于實現自動化,不需要像感應淬火(huǒ)那樣根據不同的零件尺寸設計相應的感應線圈,對大(dà)型零件的加工(gōng)也無須受到滲碳淬火(huǒ)等
化學熱處理時爐膛尺寸的限制,因此在很多工(gōng)業領域中(zhōng)正逐步取代感應淬火(huǒ)和化學熱處理等傳統工(gōng)藝。尤其重要的是激光淬火(huǒ)前後工(gōng)件的變形幾乎可以忽略,因此特别适合高精度要求的零件表面處理。
技術特質
激光淬硬層的深度依照零件成分(fēn)、尺寸與形狀以及激光工(gōng)藝參數的不同,一(yī)般在0.3~2.0mm範圍之間。對大(dà)型齒輪的齒面、大(dà)型
軸類零件的軸頸進行淬火(huǒ),
表面粗糙度基本不變,不需要後續機械加工(gōng)就可以滿足實際工(gōng)況的需求。
激光熔凝淬火(huǒ)技術 [1] 是利用
激光束将基材表面加熱到熔化溫度以上,由于基材内部導熱冷卻而使熔化層表面快速冷卻并凝固結晶的工(gōng)藝過程。獲得的熔凝淬火(huǒ)組織非常緻密,沿深度方向的組織依次爲熔化-凝固層、相變硬化層、熱影響區和基材。激光熔凝層比激光淬火(huǒ)層的硬化深度更深、硬度要高,耐磨性也更好。該技術的不足之處在于工(gōng)件表面的粗糙度受到一(yī)定程度的破壞,一(yī)般需要後續機械加工(gōng)才能恢複。爲了降低激光熔凝處理後零件表面的粗糙度,減少後續加工(gōng)量,
華中(zhōng)科技大(dà)學配制了專門的激光熔凝淬火(huǒ)塗料,可以大(dà)幅度降低熔凝層的
表面粗糙度。進行激光熔凝處理的冶金行業各種材料的軋輥、導衛等工(gōng)件,其表面粗糙度已經接近激光淬火(huǒ)的水平。
适用材料
激光淬火(huǒ)現已成功地應用到冶金行業、機械行業、石油化工(gōng)行業中(zhōng)易損件的表面強化,特别是在提高
軋輥、導衛、齒輪、剪刃等易損件的使用壽命方面,效果顯著,取得了很大(dà)的經濟效益與社會效益。近年來在模具、齒輪等零部件表面強化方面也得到越來越廣泛的應用。
激光淬火(huǒ)技術可對各種導軌、大(dà)型齒輪、軸頸、汽缸内壁、模具、減振器、摩擦輪、軋輥、滾輪零件進行表面強化。适用材料爲中(zhōng)、高碳鋼,鑄鐵。
激光淬火(huǒ)的應用實例:激光淬火(huǒ)強化的鑄鐵發動機汽缸移動圖冊,其硬度提高HB230提高到HB680,使用壽命提高2~3倍。
齒輪是機械制造行業中(zhōng)應用廣泛的零件.爲了提高齒輪的承載能力,需對齒輪進行表面硬化處理.而傳統的齒輪硬化處理工(gōng)藝,如滲碳、氮化等表面化學處理和感應表面淬火(huǒ)、
火(huǒ)焰表面淬火(huǒ)等存在兩個主要問題:即熱處理後變形較大(dà)和不易獲得沿齒廓均勻分(fēn)布的硬化層,從而影響齒輪的使用壽命.
1.淬火(huǒ)零件不變形、激光淬火(huǒ)的熱循環過程快。
3.激光淬火(huǒ)不開(kāi)裂、精确定量的數控淬火(huǒ)。
4.對局部、溝、槽淬火(huǒ)定位精确的數控淬火(huǒ)。
5.激光 淬火(huǒ)清潔、高效、不需要水或油等冷卻介質。
6.淬火(huǒ)硬度比常規方法高 、淬火(huǒ)層組織細密、強韌性好。
7. 激光淬火(huǒ)是快速加熱、自激冷卻,不需要爐膛保溫和冷卻液淬火(huǒ),是一(yī)種無污染綠色環保熱處理工(gōng)藝,可以很容易實行對大(dà)型模具表面進行均勻淬火(huǒ)。
8. 由于激光加熱速度快,熱影響區小(xiǎo),又(yòu)是表面掃描加熱淬火(huǒ),即瞬間局部加熱淬火(huǒ),所以被處理的模具變形很小(xiǎo)。
9. 由于激光束發散角很小(xiǎo),具有很好的指向性,能夠通過導光系統對模具表面進行精确的局部淬火(huǒ)。
激光器
用于激光淬火(huǒ)的設備 [2]
有半導體(tǐ)光纖輸出激光器,
光纖激光器,
全固态激光器,其中(zhōng)半導體(tǐ)光纖輸出激光器在淬火(huǒ)領域應用最廣。
激光器的選用要考慮以下(xià)幾方面内容:
1. 激光器輸出好的光束質量,電(diàn)光轉換率,光纖數值孔徑,以及模式及模的穩定性。
2. 激光器輸出功率穩定性。
3. 激光器應具有高的可靠性,應能滿足工(gōng)業加工(gōng)環境下(xià)的連續工(gōng)作。
4. 激光器本身應具有良好的維護性,有故障診斷和連鎖功能;
5. 操作簡單方便。
6. 設備銷售廠商(shāng)的經濟和技術能力,可信程度。一(yī)定要避免因小(xiǎo)失大(dà)。
7. 設備易損件補充來源是否有保障,供應渠道是否暢通。
機床
激光加工(gōng)機床的加工(gōng)的基本尺寸範圍爲:長 5.5 米,直徑 Φ 2.6 米。特殊工(gōng)件,可加工(gōng)的尺寸範圍更大(dà)。本激光加工(gōng)機床爲雙懸臂加工(gōng)系統,可進行多工(gōng)位的激光加工(gōng)。
機器人
機器人可選國外(wài)和國産六軸機器人,可實現異形曲面和多角度加工(gōng)。
總結
(1) 從激光淬火(huǒ)齒面硬度、硬化層深度以及抗點蝕疲勞強度等性能指标看,激光淬火(huǒ)完全可以取代常規的齒輪滲碳工(gōng)藝.
(2) 激光淬火(huǒ)工(gōng)藝采用了常用普通中(zhōng)碳鋼代替昂貴的
合金滲碳鋼,從而有效地降低了生(shēng)産成本,産生(shēng)了良好的經濟效益.
(3) 激光淬火(huǒ)解決了常規齒輪滲碳工(gōng)藝中(zhōng)存在的變形難題,這不僅省去(qù)了後面的磨齒工(gōng)藝,而且提高了成品率,從而進一(yī)步降低了成本.
(4) 爲了使此項技術能在工(gōng)業中(zhōng)得到廣泛應用,在研制性能可靠的工(gōng)業用大(dà)功率激光器的同時,必須進行齒輪激光表面處理專家系統的研制和開(kāi)發,激光處理實現工(gōng)藝參數的計算機自動優化、處理過程的計算機仿真模拟和實時監控,以及熱處理後表面組織結構和性能的計算機預測,做到齒輪激光淬火(huǒ)過程的易操作性,實現複雜(zá)形狀和人工(gōng)智能化的表面處理.