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激光预处理过程中应注意的问题:
1、激光能量密度高,需要进行充分的预热,以材料达到一定程度被充分加热和均匀加热,激光能量集中于需要保护部位;
2、在加热过程中不要让金属材料在淬火后冷却,而是让它再加热一段时间,以便获得更高温度下的淬火组织。
三、激光淬火预处理工艺的选择:
1、材料的选择
对于激光淬火零件,应根据其所用材料,确定所需零件的激光淬火工艺方案。如果零件是由碳、氮或铬等元素组成的,则应在激光淬火之前进行脱碳处理。
2、工件材料尺寸大小和形状的选择
一般情况下,工件材料的尺寸越小,其熔点越高,相对地冷却速度越慢。因此,对一般钢材而言,当激光功率密度不大时其适宜尺寸较小;对于耐磨性要求较高但尺寸又较大的零件而言,宜采用高功率密度激光淬火工艺方案。
镶件表面淬火:汽车模具上镶件的表面淬火主要是指修边模修边镶件的淬火和整形模整形镶件的淬火。
对于切边镶件或整形镶件,常规火焰淬火后镶件变形较大,淬火后需要进行二次加工消除变形。工件生产周期长,淬火硬度难以控制。特别是成型镶件,由于成型表面需要淬火,淬火面积大,极易发生回火,导致表面硬度不合格。经过研究和实践,我们发现激光淬火可以有效控制镶件的变形和硬度不合格。
激光淬火的特点以及几种不同的表述方式:
1、加工:通过快速加热(105~106ºC/s)和快速自冷(105 ºC/s)的方式,可以提高扫描速度和生产率,从而取代传统的淬火方式。
2、 淬火质量均匀可控:激光相变硬化相比常规相变硬化具有更高的硬度,可获得极细的硬化层组织。采用大功率的激光器,可以实现硬化层深达2mm。淬火质量可以控制,并且激光相变硬化比常规相变硬化更具有优势,硬化层可以更细,同时采用大功率激光器可以提高硬化层的深度至2mm。
3、加工变形小:由于激光加热速度快,所以热影响区相对较小。这导致相变硬化应力和变形相对较小。
4、淬火区域可选: 可以用于淬火的区域有多种选择,能够对形状较为复杂的零件,以及无法使用其他常规方法进行处理的零件进行硬化处理,例如带有凹槽的零件等。
5、自动化程度高:工艺过程可以通过计算机控制实现自动化,从而实现高自动化程度。这种高自动化程度使得产品生产过程可以纳入自动化流水线中,从而提高生产效率。
6、绿色环保: 激光相变硬化热量传导自冷,无需使用水、油等冷却介质,也无需添加功能合金材料,实现了环保和节能。
采用水溶性淬火冷却介质的汽车零部件一般可以分为以下几类:
1、曲轴:发动机的核心零部件生产工艺要求连续化水平高,普遍应用的是PAG类水溶性淬火冷却介质。
2、小型轴类产品:PAG类水溶性淬火冷却介质可用于各种小轴类产品,包括半轴、连杆、半轴套管、转向节、转向球头、转向臂和转向接口等。这种淬火介质可以应用于各种不同结构简单或复杂的产品。但是,建议在使用前进行具体试验。
3、对于需要进行渗碳淬火处理的工件,我们需要进行以下步骤:
(1)需要将工件进行预热处理,以确保工件表面温度达到所需温度。
(2)我们需要将工件与加热介质接触,以便工件表面能够均匀地吸收加热介质。
(3)需要控制加热温度和时间,以确保工件表面能够均匀地淬火处理。
(4)需要对淬火后的工件进行冷却处理,以使其表面达到所需的硬度和韧性。
因此,淬火处理的工件需要进行预热、与加热介质接触、控制加热温度和时间,并对淬火后的工件进行冷却处理。
许多汽车零部件需要进行渗碳或碳氮共渗处理,以增强其耐磨性和提高抗疲劳强度。通常使用的材质包括20Cr、20CrMnTi和20CrMnMo,它们通常使用淬火油作为冷却介质。
4、感应热处理工件: 这些工件(曲轴、半轴、花键轴、传动轴等)都需要进行感应热处理。为了满足热处理的要求,通常会使用PAG水溶性淬火冷却介质。
在使用PAG水溶性淬火冷却介质之前,需要检查介质浓度。一般情况下,介质浓度的变化范围应该在设定使用值的±1%之内。此外,还需要对淬火冷却介质进行充分的搅拌。通过利用空气中的氧气,可以有效地杀灭细菌,从而防止或尽量减少各种污染的出现。
激光淬火技术在钢材上的应用:
激光淬火具有柔性灵活、质量稳定、定位准确、工件变形小、应力低等特点,适用于机械制造、冶金、煤矿、石油、石化、兵器、航空航天等领域。激光淬火深度一般为0.8~1.0mm,硬度比传统淬火高2~3HRC。国盛激光研发的激光淬火设备淬硬层深度可达2mm。例如大型阀座淬火深度为1-3mm。 75CrMo轧辊淬火深度为2mm,硬度由HS40提高到HS85,使用寿命提高6倍。汽轮机叶片三维曲面激光硬化层深度、硬度均匀,0.2~0.8mm可控,硬度HV400~490可控。瓦楞辊经激光淬火后使用寿命提高5倍。
西安国盛激光淬火设备采用激光器,工业机器人及控制系统,组成多轴联动的柔性激光加工系统。根据零件的形状及工艺需求,定制机型。现在又研发出了八轴淬火设备和移动式激光淬火设备,更方便了不能移动式工件的加工修复
激光淬火技术在钢铁行业的应用实例
1、轧辊的激光合金化
轧辊是轧钢机中产生金属连续塑性变形的主要工作部件和工具。长期恶劣的工作条件会导致表面起皮、裂纹甚至断裂。用激光对轧辊进行合金化处理,可有效延长轧辊的使用寿命。通过棒辊激光合金化处理,不变形、耐高温、耐腐蚀,钢材通过能力显著提高。
2、辊底式激光淬火
炉底辊作为高温板坯传输媒介,长期在充斥腐蚀性气体的高温环境下工作,与高温板坯直接接触的辊环,表面易出现粘钢、结瘤、氧化、腐蚀、磨损、高温蠕变等现象,特别是由粘钢和结瘤造成的板坯下表面凹坑、划痕、重皮等各类质量缺陷,在硅钢、冷轧原料等软钢上表现的尤为。在辊环表面激光淬火一层耐高温、抗氧化、耐磨损的新材料。炉底辊在使用寿命期间表面结瘤或氧化皮疏松、剥落,可能影响钢板,钢坯的后续轧制质量,可有效提高生产线的经济效益。激光淬火技术可对各种导轨、大型齿轮、轴颈、气缸内壁、模具、减震器、摩擦轮、滚轮、和滚轮零件等表面进行强化处理。适用材料为中、高碳钢和铸铁等。
西安国盛激光科技有限公司成立于2015年(旗下全资子公司陕西国昌熔覆激光科技有限公司),公司建有西安航天研发设计中心、渭南生产基地。国盛激光是一家从事自动化激光熔覆设备、高速激光熔覆设备、激光淬火设备、激光焊接设备、3D打印设备的研发、制造、销售于一体的高科技企业。为客户提供结构功能一体化激光增材制造技术的全套解决方案。国盛激光始终重视创新和研发,工程师团队涵盖激光熔覆设备等项目研发、设计、开发、检测、分析、售前售后服务等。凭借庞大的技术资源,雄厚的研发力量,的生产技术,的交付周期,灵活的技术服务,为客户提供高性价比的产品与服务。