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工业制造

探讨激光在材料表面淬火处理技术的应用

星之球激光 来源:光电论坛2014-01-17 我要评论(0 )   

改性是材料表面局部快速处理工艺的-种新技术,它包括激光淬火、激光表面熔凝、激光表面熔覆、激光冲击强化、激光表面毛化等。通过激光与材料 表面的相互作用,使材料表...

     改性是材料表面局部快速处理工艺的-种新技术,它包括激光淬火、激光表面熔凝、激光表面熔覆、激光冲击强化、激光表面毛化等。通过激光与材料 表面的相互作用,使材料表层发生所希望的物理、化学、力学等性能的变化,改变材料表面结构,获得工业上的许多良好性能。激光改性主要用于强化零件 的表面,工艺简单、加热点小、散热快、可以自冷淬火。表面改性后的工件变形 小,适于作为精加工的后续工序。由于激光束移动方便,易于控制,可以对形状复杂的零件,甚至管状零件的内壁进行处理,因此激光改性应用十分广泛。

    1.激光淬火技术

    激光淬火技术,又称激光相变硬化,是激光表面改性技术的一种。

    激光淬火技术主要用来处珲铁基材料,其基本机理是利用聚焦后的髙能激光柬照射钢铁树料工件表而,丁件表辰材料吸收激光辆射能并转化为热能,使其温度迅速升高到相变点以上。当激光移开后,由于仍处于低温的内戻材料的快速导热作用,使表层快速冷却到马氏体相变点以下, 获得淬硬层。激光淬火不需要洋火介质,只要把激光束引导到被加工表面,对其进行扫描就可以实现淬火。因此,激光淬火设备更像机床。

    由于激光淬火过程中很大的过热度和过冷度使得淬硬层的晶粒极细,位错密度极高且在表层形成压应力,进而可以大大提高工件的耐磨性、抗疲劳、 耐腐蚀、抗氧化等性能,延长工件的使用寿命。

    激光淬火技术的特点包括以下几点:

    1.无需使用外加材料就可以显苦改变被处理材料表面的组织结构,大大改善工件的性能。激光淬火过程的急热急冷过程使得淬火后,马氏体晶粒极细,错位密度相对于常规淬火更髙,进而大大提高材料性能。

    2.处理层和基体结合强度高。激光表面处理的改性层和基体材料之间是致密的冶金结合,而片处理层表而也是致密的冶金组织,具有较卨的硬度和良好的耐磨性。

   3.被处押工件变形极小,适合于高精度零件处理,可作为材料和零件的最后处理工序。这是由于激光功率密度高,与零件上某点的作用时间很短故零件的热变形区和币体变化都很小。

    4.加工柔性好,适用面广。激光光斑面积较小,不可能同时对大面积表面进行加工,但是可以利用灵活的导光系统随意将激光导向处理部分,从而可 方便地处理深孔、内孔、肓孔和凹槽等局部区域。改性层厚度与激光淬火中艺参数息息相关,因此可根据需要调整硬化层深浅。

    5.有明显的机械作用力和工具损耗,噪声小、污染小、无公害、劳动条件好。激光器配以微机控制系统,很容易实现自动化生产,易于批量生产,效率很高,经济效益显着。

 

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