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激光淬火技術(shù)的應(yīng)用及分析
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作者:輝銳集團(tuán)
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發(fā)布時(shí)間: 2021-04-23
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激光淬火技術(shù)，是運(yùn)用聚焦點(diǎn)后的激光束迅速加溫鋼材原材料表面，使其產(chǎn)生改變，產(chǎn)生奧氏體淬硬層的全過(guò)程。激光淬火的功率高，制冷速度更快，不用水或油等制冷物質(zhì)，是清理、迅速的淬火加工工藝。
與感應(yīng)淬火、火苗淬火、滲氮淬火加工工藝對(duì)比，激光淬火淬硬層勻稱(chēng)，強(qiáng)度高（一般比感應(yīng)淬火高1-3HRC），產(chǎn)品工件形變小，加溫層深層和加溫運(yùn)動(dòng)軌跡非常容易操縱，便于完成自動(dòng)化技術(shù)，不用象感應(yīng)淬火那般依據(jù)不一樣的零件規(guī)格設(shè)計(jì)方案相對(duì)的磁感應(yīng)電磁線(xiàn)圈，對(duì)大中型零件的生產(chǎn)加工也不必遭受滲氮淬火等有機(jī)化學(xué)熱處理工藝時(shí)爐內(nèi)規(guī)格的限定，因而，在許多工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)中，正逐漸替代感應(yīng)淬火和有機(jī)化學(xué)熱處理工藝等傳統(tǒng)手工藝。特別是在關(guān)鍵的是，激光淬火前后左右產(chǎn)品工件的形變基本上能夠忽視，因而，非常合適高精密規(guī)定的零件表面解決。激光淬硬層的深層按照零件成份、規(guī)格與樣子及其激光加工工藝主要參數(shù)的不一樣，一般在0.3-2.0Mm范疇中間。對(duì)大中型傳動(dòng)齒輪的軸頸、大中型軸類(lèi)零件的電動(dòng)機(jī)軸開(kāi)展淬火，表面表面粗糙度基礎(chǔ)不會(huì)改變，不用事后機(jī)械加工制造就可以考慮具體工作狀況的要求。
1 激光淬火的特點(diǎn)
質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì) 技術(shù)特質(zhì) 適用材料 實(shí)際應(yīng)用
1．淬火零件不變形 激光淬火的熱循環(huán)過(guò)程快 中碳鋼 大型軸類(lèi)
2．幾乎不破壞表面粗糙度 采用防氧化保護(hù)薄涂層 模具鋼 各種模具
3．激光淬火不開(kāi)裂 精確定量的數(shù)控淬火 冷作模具鋼 模具、刃具
4．對(duì)局部、溝、槽淬火 定位精確的數(shù)控淬火 中碳合金鋼 減振器
5．激光 淬火清潔、高效 不需要水或油等冷卻介質(zhì) 鑄鐵材料 發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸
6．淬火硬度比常規(guī)方法高 淬火層組織細(xì)密、強(qiáng)韌性好 高碳合金鋼 大型軋輥
2 激光淬火設(shè)備
● 激光器
多功能激光加工系統(tǒng) ，可實(shí)現(xiàn)各類(lèi)孔類(lèi)、軸類(lèi)、法蘭類(lèi)、曲軸類(lèi)的激光淬火、熔覆、合金化等多項(xiàng)功能。
● 大型多功能加工機(jī)床
激光加工機(jī)床的加工的基本尺寸范圍為：長(zhǎng) 5.5 米，直徑 Φ 2.6 米。特殊工件，可加工的尺寸范圍更大。本激光加工機(jī)床為雙懸臂加工系統(tǒng)，可進(jìn)行多工位的激光加工。
● 六軸四聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)
本機(jī)床配置有六軸四聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)，可以對(duì)復(fù)雜形狀工件進(jìn)行精密激光加工。
3 激光淬火效果
激光淬火層的硬度分布曲線(xiàn)激光淬火層的硬度分布
4 激光淬火工業(yè)應(yīng)用實(shí)例
激光淬火技術(shù)可對(duì)各種導(dǎo)軌、大型齒輪、軸頸、汽缸內(nèi)壁、模具、減振器、摩擦輪、軋輥、滾輪零件進(jìn)行表面強(qiáng)化。適用材料為中、高碳鋼，鑄鐵。激光淬火的應(yīng)用實(shí)例：激光淬火強(qiáng)化的鑄鐵發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸，其硬度提高HB230提高到HB680，使用壽命提高2~3倍。
激光熔凝淬火技術(shù)是運(yùn)用激光束將板材表面加溫到熔融溫度之上，因?yàn)榘宀膬?nèi)部傳熱制冷而使熔融層表面迅速制冷并凝結(jié)結(jié)晶體的加工工藝全過(guò)程。得到 的熔凝淬火機(jī)構(gòu)十分高密度，沿深層方位的機(jī)構(gòu)先后為熔融-凝結(jié)層、改變硬底化層、熱危害區(qū)和板材。激光熔凝層比激光淬火層的硬底化深層更加深入、強(qiáng)度要高，耐磨性能也更強(qiáng)。該技術(shù)的存在的不足取決于，產(chǎn)品工件表面的表面粗糙度遭受一定水平的毀壞，一般必須事后機(jī)械加工制造才可以修復(fù)。以便減少激光熔凝解決后零件表面的表面粗糙度，降低事后產(chǎn)量，可配置專(zhuān)業(yè)的激光熔凝淬火建筑涂料，大幅度減少熔凝層的表面表面粗糙度。如今開(kāi)展激光熔凝解決的行業(yè)各種各樣原材料的熱軋帶鋼等產(chǎn)品工件，其表面表面粗糙度早已貼近激光淬火的水準(zhǔn)。激光淬火已經(jīng)取得成功地運(yùn)用到行業(yè)、機(jī)械制造業(yè)、石油化工設(shè)備制造行業(yè)中零配件的表面加強(qiáng)，尤其是在提升熱軋帶鋼、導(dǎo)衛(wèi)、傳動(dòng)齒輪、剪子等零配件的使用期層面，成效顯著，獲得了非常大的經(jīng)濟(jì)收益與社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。近些年，在磨具、傳動(dòng)齒輪等零部件表面加強(qiáng)層面也獲得愈來(lái)愈普遍的運(yùn)用。
激光淬火技術(shù)及應(yīng)用激光淬火技術(shù)，是利用聚焦后的激光束快速加熱鋼鐵材料表面，使其發(fā)生相變，形成馬氏體淬硬層的過(guò)程。
激光淬火的功率密度高，冷卻速度快，不需要水或油等冷卻介質(zhì)，是清潔、快速的淬火工藝。與感應(yīng)淬火、火焰淬火、滲碳淬火工藝相比，激光淬火淬硬層均勻，硬度高（一般比感應(yīng)淬火高1-3HRC），工件變形小，加熱層深度和加熱軌跡容易控制，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，不需要像感應(yīng)淬火那樣根據(jù)不同的零件尺寸設(shè)計(jì)相應(yīng)的感應(yīng)線(xiàn)圈，對(duì)大型零件的加工也無(wú)須受到滲碳淬火等化學(xué)熱處理時(shí)爐膛尺寸的限制，因此在很多工業(yè)領(lǐng)域中正逐步取代感應(yīng)淬火和化學(xué)熱處理等傳統(tǒng)工藝。
尤其重要的是激光淬火前后工件的變形幾乎可以忽略，因此特別適合高精度要求的零件表面處理。激光淬硬層的深度依照零件成分、尺寸與形狀以及激光工藝參數(shù)的不同，一般在0.3~2.0mm范圍之間。對(duì)大型齒輪的齒面、大型軸類(lèi)零件的軸頸進(jìn)行淬火，表面粗糙度基本不變，不需要后續(xù)機(jī)械加工就可以滿(mǎn)足實(shí)際工況的需求。激光熔凝淬火技術(shù)是利用激光束將基材表面加熱到熔化溫度以上,由于基材內(nèi)部導(dǎo)熱冷卻而使熔化層表面快速冷卻并凝固結(jié)晶的工藝過(guò)程。獲得的熔凝淬火組織非常致密，沿深度方向的組織依次為熔化-凝固層、相變硬化層、熱影響區(qū)和基材。
激光熔凝層比激光淬火層的硬化深度更深、硬度要高，耐磨性也更好。該技術(shù)的不足之處在于工件表面的粗糙度受到一定程度的破壞，一般需要后續(xù)機(jī)械加工才能恢復(fù)。為了降低激光熔凝處理后零件表面的粗糙度，減少后續(xù)加工量，配制了專(zhuān)門(mén)的激光熔凝淬火涂料，可以大幅度降低熔凝層的表面粗糙度?，F(xiàn)在進(jìn)行激光熔凝處理的冶金行業(yè)各種材料的軋輥、導(dǎo)衛(wèi)等工件，其表面粗糙度已經(jīng)接近激光淬火的水平。
激光淬火現(xiàn)已成功地應(yīng)用到冶金行業(yè)、機(jī)械行業(yè)、石油化工行業(yè)中易損件的表面強(qiáng)化，特別是在提高軋輥、導(dǎo)衛(wèi)、齒輪、剪刃等易損件的使用壽命方面，效果顯著，取得了很大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。近年來(lái)在模具、齒輪等零部件表面強(qiáng)化方面也得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
與感應(yīng)淬火、火苗淬火、滲氮淬火加工工藝對(duì)比，激光淬火淬硬層勻稱(chēng)，強(qiáng)度高（一般比感應(yīng)淬火高1-3HRC），產(chǎn)品工件形變小，加溫層深層和加溫運(yùn)動(dòng)軌跡非常容易操縱，便于完成自動(dòng)化技術(shù)，不用象感應(yīng)淬火那般依據(jù)不一樣的零件規(guī)格設(shè)計(jì)方案相對(duì)的磁感應(yīng)電磁線(xiàn)圈，對(duì)大中型零件的生產(chǎn)加工也不必遭受滲氮淬火等有機(jī)化學(xué)熱處理工藝時(shí)爐內(nèi)規(guī)格的限定，因而，在許多工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)中，正逐漸替代感應(yīng)淬火和有機(jī)化學(xué)熱處理工藝等傳統(tǒng)手工藝。特別是在關(guān)鍵的是，激光淬火前后左右產(chǎn)品工件的形變基本上能夠忽視，因而，非常合適高精密規(guī)定的零件表面解決。激光淬硬層的深層按照零件成份、規(guī)格與樣子及其激光加工工藝主要參數(shù)的不一樣，一般在0.3-2.0Mm范疇中間。對(duì)大中型傳動(dòng)齒輪的軸頸、大中型軸類(lèi)零件的電動(dòng)機(jī)軸開(kāi)展淬火，表面表面粗糙度基礎(chǔ)不會(huì)改變，不用事后機(jī)械加工制造就可以考慮具體工作狀況的要求。
1 激光淬火的特點(diǎn)
質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì) 技術(shù)特質(zhì) 適用材料 實(shí)際應(yīng)用
1．淬火零件不變形 激光淬火的熱循環(huán)過(guò)程快 中碳鋼 大型軸類(lèi)
2．幾乎不破壞表面粗糙度 采用防氧化保護(hù)薄涂層 模具鋼 各種模具
3．激光淬火不開(kāi)裂 精確定量的數(shù)控淬火 冷作模具鋼 模具、刃具
4．對(duì)局部、溝、槽淬火 定位精確的數(shù)控淬火 中碳合金鋼 減振器
5．激光 淬火清潔、高效 不需要水或油等冷卻介質(zhì) 鑄鐵材料 發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸
6．淬火硬度比常規(guī)方法高 淬火層組織細(xì)密、強(qiáng)韌性好 高碳合金鋼 大型軋輥
2 激光淬火設(shè)備
● 激光器
多功能激光加工系統(tǒng) ，可實(shí)現(xiàn)各類(lèi)孔類(lèi)、軸類(lèi)、法蘭類(lèi)、曲軸類(lèi)的激光淬火、熔覆、合金化等多項(xiàng)功能。
● 大型多功能加工機(jī)床
激光加工機(jī)床的加工的基本尺寸范圍為：長(zhǎng) 5.5 米，直徑 Φ 2.6 米。特殊工件，可加工的尺寸范圍更大。本激光加工機(jī)床為雙懸臂加工系統(tǒng)，可進(jìn)行多工位的激光加工。
● 六軸四聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)
本機(jī)床配置有六軸四聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)，可以對(duì)復(fù)雜形狀工件進(jìn)行精密激光加工。
3 激光淬火效果
激光淬火層的硬度分布曲線(xiàn)激光淬火層的硬度分布
4 激光淬火工業(yè)應(yīng)用實(shí)例
激光淬火技術(shù)可對(duì)各種導(dǎo)軌、大型齒輪、軸頸、汽缸內(nèi)壁、模具、減振器、摩擦輪、軋輥、滾輪零件進(jìn)行表面強(qiáng)化。適用材料為中、高碳鋼，鑄鐵。激光淬火的應(yīng)用實(shí)例：激光淬火強(qiáng)化的鑄鐵發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸，其硬度提高HB230提高到HB680，使用壽命提高2~3倍。
激光熔凝淬火技術(shù)是運(yùn)用激光束將板材表面加溫到熔融溫度之上，因?yàn)榘宀膬?nèi)部傳熱制冷而使熔融層表面迅速制冷并凝結(jié)結(jié)晶體的加工工藝全過(guò)程。得到 的熔凝淬火機(jī)構(gòu)十分高密度，沿深層方位的機(jī)構(gòu)先后為熔融-凝結(jié)層、改變硬底化層、熱危害區(qū)和板材。激光熔凝層比激光淬火層的硬底化深層更加深入、強(qiáng)度要高，耐磨性能也更強(qiáng)。該技術(shù)的存在的不足取決于，產(chǎn)品工件表面的表面粗糙度遭受一定水平的毀壞，一般必須事后機(jī)械加工制造才可以修復(fù)。以便減少激光熔凝解決后零件表面的表面粗糙度，降低事后產(chǎn)量，可配置專(zhuān)業(yè)的激光熔凝淬火建筑涂料，大幅度減少熔凝層的表面表面粗糙度。如今開(kāi)展激光熔凝解決的行業(yè)各種各樣原材料的熱軋帶鋼等產(chǎn)品工件，其表面表面粗糙度早已貼近激光淬火的水準(zhǔn)。激光淬火已經(jīng)取得成功地運(yùn)用到行業(yè)、機(jī)械制造業(yè)、石油化工設(shè)備制造行業(yè)中零配件的表面加強(qiáng)，尤其是在提升熱軋帶鋼、導(dǎo)衛(wèi)、傳動(dòng)齒輪、剪子等零配件的使用期層面，成效顯著，獲得了非常大的經(jīng)濟(jì)收益與社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。近些年，在磨具、傳動(dòng)齒輪等零部件表面加強(qiáng)層面也獲得愈來(lái)愈普遍的運(yùn)用。
激光淬火技術(shù)及應(yīng)用激光淬火技術(shù)，是利用聚焦后的激光束快速加熱鋼鐵材料表面，使其發(fā)生相變，形成馬氏體淬硬層的過(guò)程。
激光淬火的功率密度高，冷卻速度快，不需要水或油等冷卻介質(zhì)，是清潔、快速的淬火工藝。與感應(yīng)淬火、火焰淬火、滲碳淬火工藝相比，激光淬火淬硬層均勻，硬度高（一般比感應(yīng)淬火高1-3HRC），工件變形小，加熱層深度和加熱軌跡容易控制，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，不需要像感應(yīng)淬火那樣根據(jù)不同的零件尺寸設(shè)計(jì)相應(yīng)的感應(yīng)線(xiàn)圈，對(duì)大型零件的加工也無(wú)須受到滲碳淬火等化學(xué)熱處理時(shí)爐膛尺寸的限制，因此在很多工業(yè)領(lǐng)域中正逐步取代感應(yīng)淬火和化學(xué)熱處理等傳統(tǒng)工藝。
尤其重要的是激光淬火前后工件的變形幾乎可以忽略，因此特別適合高精度要求的零件表面處理。激光淬硬層的深度依照零件成分、尺寸與形狀以及激光工藝參數(shù)的不同，一般在0.3~2.0mm范圍之間。對(duì)大型齒輪的齒面、大型軸類(lèi)零件的軸頸進(jìn)行淬火，表面粗糙度基本不變，不需要后續(xù)機(jī)械加工就可以滿(mǎn)足實(shí)際工況的需求。激光熔凝淬火技術(shù)是利用激光束將基材表面加熱到熔化溫度以上,由于基材內(nèi)部導(dǎo)熱冷卻而使熔化層表面快速冷卻并凝固結(jié)晶的工藝過(guò)程。獲得的熔凝淬火組織非常致密，沿深度方向的組織依次為熔化-凝固層、相變硬化層、熱影響區(qū)和基材。
激光熔凝層比激光淬火層的硬化深度更深、硬度要高，耐磨性也更好。該技術(shù)的不足之處在于工件表面的粗糙度受到一定程度的破壞，一般需要后續(xù)機(jī)械加工才能恢復(fù)。為了降低激光熔凝處理后零件表面的粗糙度，減少后續(xù)加工量，配制了專(zhuān)門(mén)的激光熔凝淬火涂料，可以大幅度降低熔凝層的表面粗糙度?，F(xiàn)在進(jìn)行激光熔凝處理的冶金行業(yè)各種材料的軋輥、導(dǎo)衛(wèi)等工件，其表面粗糙度已經(jīng)接近激光淬火的水平。
激光淬火現(xiàn)已成功地應(yīng)用到冶金行業(yè)、機(jī)械行業(yè)、石油化工行業(yè)中易損件的表面強(qiáng)化，特別是在提高軋輥、導(dǎo)衛(wèi)、齒輪、剪刃等易損件的使用壽命方面，效果顯著，取得了很大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。近年來(lái)在模具、齒輪等零部件表面強(qiáng)化方面也得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
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