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激光表面热处理装备及技术 2020-03-05

自20世纪60年代激光问世以后,激光技术作为一门高新技术,已广泛应用于各行各业。近年来,激光表面热处理技术的研究和发展迅速,在工业应用方面也取得了长足的进步。激光表面热处理可以提高零件的表面硬度、耐磨性、耐腐蚀性、强度和高温性能,同时可以保持零件中心的良好韧性,显著提高零件的力学性能。其中,激光相变硬化是各种激光表面处理技术之中应用最为广泛的技术之一,在汽车等诸多领域得到了应用和发展。


激光表面热处理技术和设备

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

近10年用以,汽车工业的快速发展推动了激光热处理的发展。目前激光热处理在汽车工业之中应用广泛,广泛应用于发动机机体、缸套、曲轴、凸轮轴、气门座、摇臂、铝活塞环槽、轴承座、合金钢发动机气门、钢齿轮、钢活塞环等汽车关键零部件,可锻铸铁转向器壳体和同步器换档环。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。采用大功率co2激光强化我国汽车发动机缸径,可使发动机大修里程延长到15万公里超过,一缸等于三缸,无需激光处理。汽车齿轮板(低碳钢)比常规渗碳淬火具有硬度高、变形小等优点。之后,汽车模具变形小,可反复淬火。奇瑞汽车公司采用技术解决了汽车覆盖件模具的拉毛问题,不仅提高了工作效率和生产质量,而且大大延长了模具的使用寿命。


随着我国高功率半导体激光器的发展,激光可以实现多种表面处理。目前,以浙江久恒光电科技有限公司为代表的国内企业开发出在汽车大型模具设备等一系列激光热处理成套设备。


激光热处理设备是利用高功率密度激光束对金属进行表面处理的一种方法。它可以实现金属的相变硬化或表面硬化、表面非晶化、表面重熔、表面合金化。它能产生大面积淬火无法实现的表面成分、结构和性能的变化。经激光处理之后,铸铁表面硬度可达到hrc60,中碳钢和高碳钢表面硬度可达到hrc65,从而提高耐磨性、疲劳性、耐蚀性、抗氧化性等性能,延长其使用寿命。


激光热处理技术的特点如下:

1、在不使用额外材料的情况之下,只改变待处理材料表面的结构。经处理之后,改性层有足够的厚度,可根据需要进行调整。一般深度可达0.1-0.8mm。

2、处理层与基体结合强度高。激光表面处理的改性层与基体间是紧密的冶金结合,而且处理层的表面是高硬度、高耐磨性的致密冶金组织。

3、处理之后的零件变形很小。由于激光功率密度高,与零件的作用时间非常短;因此,零件的热变形区域和整体变化非常小,适合于加工高精度零件作为材料和零件的最终加工工艺。

4、具有良好的加工灵活性和广泛的应用前景。采用柔性导光系统,可将激光任意引导到加工部位,方便加工深孔、内孔、盲孔、沟槽,并可进行选择性局部加工。

激光热处理正朝着采用高功率激光、高速度、高效率、精细化方向发展,以及适合不同的工业应用需求。




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