齿轮模具激光表面强化工艺与装备进展

所谓激光相变强化,是用激光束扫描工件,使工件表层快速升温到Ac3临界点以上,受热层在光斑移开时,因为工件基体的热传导浸染使温度舜间进入马氏体区或贝氏体区,产生马氏体相变或贝氏体相变,完成相变强化过程。
相变强化工艺具有表面质量好的优点,可依据不合材质、工件热容量大小、以及激光处置工艺参数的不合,实现硬度、强化层深度可控。在传统热处置工艺中影响强化后果的技巧身分,在激光相变强化中所起的浸染产生了很大年夜变更。
1.弥散强化和畸变强化
激光相变强化形成奥氏体,当结束激光照射,金属外面产生马氏体改变。在此工艺情况下形成的奥氏体,不管是表层,照样里层,奥氏体晶粒都没有孕育终大年夜的机会。弥散的奥氏体晶粒,形成弥散的马氏体相或贝氏体相,使组织具有晶格强化的同时具有弥散强化后果。而且,在激冷前提下形成的马氏体晶格,比惯例淬火有更高的缺点密度。与此同时,残余奥氏体也获得极高的位错密度,使金属材料具有畸变强化后果,强度大年夜大提高。
2.无氧化脱碳淬火
在传统热处置中,工件在加热过程如没有掩护办法,便会产生氧化、脱碳现象,使工件的硬度、耐磨性、运用机能和运用寿命降低。
激光相变强化所运用的吸光涂料具有掩护工件外面免遭氧化的机能。
3.激光强化的抗疲乏机理
影响金属材料抗疲乏机能的原因之一是疲乏裂纹的萌生时光。磨损和疲惫在材料毁伤过程中交互促进,磨损沟痕可成为疲劳裂纹的萌生点,加速疲劳裂纹的萌生,材料表面涌现疲劳裂纹后,外面粗拙度严重恶化,磨损也将加剧。
激光强化层具有较强的抗塑性变形和抗粘着磨损才能。
4.等强工作层
惯例热处置的冷却偏向是由表及里,表面的冷却速度最快,由表及里冷却速度逐渐降低,所以获得了由表及里硬度值降低的梯度分布。
激光相变强化的加热偏向固然也相同,但外面温度较高,而且加热时光相对较长,可达0.2~0.25s,而里层奥氏体化则是舜间完成,使得表层奥氏体中有更高的碳浓度,有更强的固溶强化后果。激光淬火冷却偏向却与惯例热处置相反,是由里及表,里层温度虽低,但冷却速度最快,外层温度虽高,有固溶强化优势,但冷却速度最慢,固然里层碳浓度稍低,但畸变强化和弥散强化更强烈。这样在硬化层内就形成了几乎不变的硬度值分布。
激光强化件等强工作层避免了惯例热处置件一旦外面涌现磨损,其磨损速度便加速的现象。
齿轮激光相变强化工艺技巧
1.材料问题
激光齿轮宜采用中碳钢,不宜采用低碳钢。假如采用低碳钢,齿轮的基体将没有强度担保,降低曲折疲惫强度。
2.原始状况
激光齿轮的最佳原始状况是调质状况,具体操作可与齿轮毛坯锻造后的清除应力热处置相结合。锻坯正火加高温回火获得激光齿轮所愿望的调质状况,是低本钱之路。
3.扫描方法
激光齿轮的扫描方法重要有周向连续扫描,轴向分齿扫描。
4.齿轮激光强化的预处置技巧
合适的预处置剂是担保齿轮激光强化处置的关键之一,一向以来也是激光加工的难点问题。合理适用的预处置剂和处置工艺,可以防止齿轮外面的淬火裂纹,降低外面烧损敏感性,担保激光处置后齿面精度,增加淬硬层厚度。
5.无搭接技巧和离焦差别问题
因为齿轮工况请求,齿轮外面硬化层请求沿齿廓合理分布,而齿轮的外形特别,其余齿轮节圆面不克不及有淬火带搭接,是以需要专用宽带聚焦系统。
此外,因为激光束对齿面的照射不克不及担保齿面不合部位均有相同的离焦量,选择核心的照射位置是担保齿面硬度分布合理的关键环节。
6.激光齿轮的机能
激光齿轮的机能主如果三方面:疲乏机能;如果激光齿轮和调质齿轮均未发明有断齿现象,证实其具有较高的抗弯曲疲乏机能;耐磨机能;运用机能。