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激光热处理装备及技术特点浅析

发布时间:2019-08-15 19:43:01

  自20世纪60年代问世以来,激光技术作为一门举世瞩目的高新技术,几乎在各行各业都获得了重要的应用。近几年来,激光表面处理技术不仅在研究和开发方面得到迅速发展,而且在工业应用方面也取得了长足的进步。激光表面处理可以提高零件的表面硬度、耐磨性、耐蚀性以及强度和高温性能;同时可使零件心部仍能保持较好的韧性,使零件的力学性能显著提高。其中,激光相变硬化是现有各种激光表面处理技术在研究和应用多的工艺方法之一,并已经在汽车等许多领域得到应用和发展。

  工艺与装备

  激光热处理和表面改性是当今增强材料有效使用和实现设计性能的关键技术,这些技术在汽车生产行业应用都可以提高汽车零部件的性能,大大延长使用寿命。

  近10年来,汽车行业的飞速发展推动了激光热处理加工的发展。现在激光热处理在汽车工业中应用十分广泛,在许多汽车关键零件上得到应用,例如发动机缸体、缸套、曲轴、凸轮轴、阀座、摇臂、铝活塞环槽、轴承座、合金钢发动机阀、钢制齿轮、钢制活塞环、可锻铸铁转向器壳以及同步器拨挡环等。北京首汽公司安装了汽车发动机缸套激光热处理生产线,一汽公司安装了激光热处理生产线。我国采用大功率对汽车发动机进行缸孔强化处理,可以延长发动机大修里程到15万km以上,一台气缸等于三台不经激光处理的气缸。对汽车齿板(低碳钢)进行激光淬火,可以得到比常规渗碳淬火更高的硬度及较小的变形等。汽车模具采取激光淬火后变形小,可以重复几次淬火。奇瑞汽车公司采用激光热处理技术解决了汽车覆盖件模具拉毛问题,不但提高了工作效率和制作质量,而且大大延长了模具使用寿命。

  随着我国万瓦级大功率CO2多模的发展,用激光就可以实现多种形式的表面处理。目前在国内以武汉大族金石凯激光系统有限公司为代表的企业已经生产出系列激光热处理成套设备,例如用于汽车制造业的HANSGS-W6000型低阶模横流CO2激光器和HANSGS-RM大型模具激光热处理成套设备等。

  激光热处理设备是利用高功率密度的对金属进行表面处理的方法,它可以对金属实现相变硬化(或称作表面淬火、表面非晶化、表面重熔粹火)、表面合金化等表面改性处理,产生用其大表面淬火达不到的表面成分、组织、性能的改变。经激光处理后,铸铁表面硬度可以达到HRC60度以上,中碳及高碳的碳钢,表面硬度可达HRC70度以上,从而提高起抗磨性,抗疲劳,耐腐蚀,抗氧化等性能,延长其使用寿命。

  激光热处理技术特点如下:

  1、无需使用外加材料,仅改变被处理材料表面的组织结构.处理后的改性层具有足够的厚度,可根据需要调整深浅一般可达0..8mm.

  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,而且处理层表面是致密的冶金组织,具有较高的硬度和耐磨性.

  、被处理件变形极小,由于激光功率密度高,与零件的作用时间很短(秒),故零件的热变形区和整体变化都很小。故适合于高精度零件处理,作为材料和零件的处理工序。

  4、加工柔性好,适用面广。利用灵活的导光系统可随意将激光导向处理部分,从而可方便地处理深孔、内孔、盲孔和凹槽等,可进行选择性的局部处理。

  激光热处理正在向采用高功率激光器,多自由度加工设备并与计算机配套,以及适用于不同情况的激光热处理工艺实时控制系统等方向发展。

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