激光淬火技術

tags:    時間:2014-03-07 13:43:36
激光淬火技術簡介
激光淬火的原理    激光淬火主要是用來處理鐵基材料,其基本機理是通過高能激光束(103-104W/cm2)掃描工件表面,工件表層材料吸收激光輻射能並轉化為熱……
激光淬火技術正文

激光淬火的原理    激光淬火主要是用來處理鐵基材料,其基本機理是通過高能激光束(103-104W/cm2)掃描工件表面,工件表層材料吸收激光輻射能並轉化為熱能,然後通過熱傳導使周圍材料溫度以極快的速度升高到奧氏體相變溫度以上、熔點以下,再通過材料基體的自冷卻作用使被加熱的表層材料以超過馬氏體相變臨界冷卻速度而快速冷卻,從而完成相變硬化。
由於激光淬火過程中很大的過熱度和過冷度使得淬硬層的晶粒極細、位錯密度極高且在表層形成壓應力,進而可以大大提高工件的耐磨性、抗疲勞、耐腐蝕、抗氧化等性能,延長工件的使用壽命。
激光淬火的特點    激光淬火技術與其他熱處理技術,如高頻淬火、滲碳、滲氮等傳統工藝相比,具有以下特點。
    ① 無需使用外加材料,就可以顯著改變被處理材料表面的組織結構,大大改善工件的性能。激光淬火過程中的急熱急冷過程使得淬火后,馬氏體晶粒極細、位錯密度相對於常規淬火更高,進而大大提高材料性能。
    ② 處理層和基體結合強度高。激光表面處理的改性層和基體材料之間是緻密的冶金結合,而且處理層表面也是緻密的冶金組織,具有較高的硬度和耐磨性。
    ② 被處理工件變形極小,適合於高精度零件處理,可作為材料和零件的最後處理工序。這是由於激光功率密度高,與零件上某點的作用時間很短(0.01-1 s),故零件的熱變形區和整體變化都很小。
    ④ 加工柔性好,適用面廣。從而可方便地處理深孔、內孔、盲孔和凹槽等局部區域。改性層厚度與激光淬火中工藝參數息息相關,因此可根據需要調整硬化層深淺,一般可達0.1-l mm。
    ⑤工藝簡單優越。激光表面處理均在大氣環境中進行,免除了鍍膜工藝中漫長的抽真空時間,沒有明顯的機械作用力和工具損耗,雜訊小、污染小、無公害、勞動條件好。激光器配以微機控制系統,很容易實現自動化生`產,易於批量生產, 效率很高,經濟效益顯著。
 激光淬火的應用和研究現狀    1965年Kokope發現了45鋼激光打孔后可獲得極高硬度的馬氏體,1971年美國`通用汽車公司首次成功進行了激光熱處理實驗,到1974年該公司已將激光相變硬化工藝用於實際生產,自此誕生了激光表面處理技術。以後激光表面處理成為一種新興材料表面處理技術,尤其是進入20世紀80年代以後,大功率工業激光器和輔助設備的製造技術日益提高、各種激光表面處理技術逐漸成熟,使得這種技術的工業應用和深入研究日益活躍和廣泛。在諸多的激光表面處理技術中,激光淬火技術是研究最廣泛、工業應用佔有比例最大的一種。激光淬火技術的應用涉及交通運輸、紡織機械、重型機械、精密儀器的製造等;處理的零件種類包括汽車、摩托車和輪船等的發動機氣缸體(套)內壁、曲軸、凸輪軸、轉向器殼體、齒輪、機床導軌、油管螺紋、刀具刃口等,在諸多的應用中,尤以在汽車製造業內的應用最為活躍、創造的經濟價值最大。在許多汽車關鍵件上,如缸體、缸套、曲軸、凸輪軸、排氣閥、閥座、搖臂、鋁活塞環槽等幾乎都可以來用激光熱處理。
 

 

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