金屬的表面淬火——激光加熱表面淬火

　　隨著經(jīng)濟與現(xiàn)代生產(chǎn)技術的飛速發(fā)展，淬火工藝在現(xiàn)代機械制造工業(yè)得到廣泛的應用。機械中重要零件，尤其在汽車零件、飛機、火箭中應用的剛件幾乎都經(jīng)過淬火處理。

　　表面淬火的目的在于獲得高硬度，高耐磨性的表面，而心部仍然保持原有的良好韌性，常用于機床主軸，齒輪，發(fā)動機的曲軸等。表面淬火是將鋼件的表面層淬透到一定的深度，而心部分仍保持未淬火狀態(tài)的一種局部淬火的方法。表面淬火時通過快速加熱，使鋼件表面很快到淬火的溫度，在熱量來不及穿到工件心部就立即冷卻，實現(xiàn)局部淬火。

　　表面淬火的方法很多，有感應加熱表面淬火，火焰加熱表面淬火，鹽浴加熱表面淬火，電解液加熱表面淬火，激光加熱表面淬火，電子束加熱表面淬火等。其中，激光加熱表面淬火為熱源加熱，具有高能量密度，可以在金屬表面獲得非結晶組織，顯著提高零件的疲勞強度和耐磨性。

　　激光的特點是高亮度、高方向性、高單色性和高相干性。高亮度和高方向性對激光加熱淬火就有決定性的意義。高亮度即激光束的能量高，在很小的面積上形成高達 kW/ 的功率密度。高方向性可使激光束容易控制，不僅可以將激光束引向任何位置，還可以將能量傳到很遠而不致衰減。

　　激光加熱表面淬火是以高能量的激光束作為熱源的熱處理。處理過程是將激光束掃描金屬零件表面，其紅外能量被零件表面吸收而迅速形成很高的溫度，使金屬發(fā)生相變。隨著激光束離開金屬表面，零件表面的熱量，依靠金屬本身熱傳導迅速向內(nèi)部傳遞，而形成極大的冷卻速度，可以靠自激冷卻使零件表面淬火，使其硬化。

　　激光加熱表面淬火在提高軋輥、導衛(wèi)、齒輪、剪刃等易損件的使用壽命方面效果顯著，取得了很大的經(jīng)濟效益與社會效益。近年來在模具、齒輪等零部件表面強化方面也得到越來越廣泛的應用。激光加熱表面淬火強化的鑄鐵發(fā)動機汽缸，其硬度從HB230提高到HB680，使用壽命提高了2~3倍。

與常規(guī)的熱處理相比，激光加熱表面淬火具有很多優(yōu)勢：

1、加熱速度極快，工件熱變形極小。由于激光功率密度高，0.5s內(nèi)就可以將零件表面從室溫加熱到750 C，因而熱影響去小，熱變形小。

2、由于激光束加熱面積很小，可十分精確地對形狀復雜的工件進行處理或局部處理，也可根據(jù)需要在同一零件的不同部位進行不同的處理。

3、不需要加熱介質(zhì)，有利于保護環(huán)境。

4、節(jié)約能源，并且表面清潔，處理后不需要修磨，可以作為零件精加工的最后一道程序。

　　激光加熱表面淬火過程按照激光強度和輻照時間分為幾個階段：吸收光束、能量傳遞、材料組織改變（包括熔化、氣化）和激光作用后的冷卻。激光加熱表面淬火過程的進展和材料的性能有關，如材料表面的反射率、熱擴撒系數(shù)、熱導率、相變潛熱、密度、熔點和汽化點等。

　　目前，用于激光淬火的設備主要 激光器，該激光器的工作氣體沿著與光軸垂直的方向快速流過放電區(qū)以維持腔內(nèi)有較低的氣體溫度，從而保證高功率輸出，光束模式為多模輸出。效率可達18％，是目前輸出功率最大的一種激光器。同時，在金屬表面涂黑色物質(zhì)可大大提高激光加熱的效率。

　　現(xiàn)如今，激光加熱表面淬火技術已經(jīng)在工業(yè)方面得到廣泛的應用，但目前激光表面處理專家系統(tǒng)的研制和開發(fā)有待提高，一邊該技術的進一步推廣。

下面介紹一款德國的激光設備：主要面向大型模具和大型工件淬火。也可用于激光熔覆。

　　德國ALPHA LASER激光淬火/熔覆設備

性能特點：

1、專門為大型模具、大型零件淬火而設計。

2、專為移動工作模式設計。采用履帶式機器人。

3、采用半導體光纖激光。該型激光更適合淬火，性能非常穩(wěn)定，維護成本低。

4、采用高檔六軸機器人，配合多種選項，適應對大型模具或大型工件的各部位多角度淬火。

5、光斑尺寸可連續(xù)變化。

6、淬火表面溫度精確控制。溫度波動范圍+/-10℃。

7、具備兩種操作/控制模式：示教編程控制-CAD/CAM編程控制。

8、專用淬火路徑編程軟件及淬火數(shù)據(jù)庫。

9、簡單易學，上手快。

　　我司還經(jīng)銷意大利CMS、JOB'S、德國斯賓納、日本東芝等高精品牌的數(shù)控機床，歡迎來電咨詢0519-88113113，聯(lián)系人范總13306110090，郵箱fq@lanshengcnc.com