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激光热处理在汽车制造领域的应用 2022-06-02

相比美国oem制造商,对于完全相同的汽车模具,欧洲各地的汽车模具oem制造商正在以更快的速度,更高的质量和更低的成本提供。其原因是(见图1),该工艺在欧洲已经接近主流,但在美国几乎没有实践过。

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图1 整流罩侧汽车冲压模具的。

激光热处理在欧洲的应用已经普遍成功,美国oem制造商采用这种技术是必然的。美国汽车模具oem制造商接受激光热处理的障碍,包括这种技术在美国仍然没有得到很好的理解的事实。关于激光热处理的成本节约、质量和进度改善的数据尚未转移到美国的决策者;而且在美国,可靠的激光热处理加工车间很少。但显然,激光热处理有望在美国oem业内被迅速采用。

什么是激光热处理?

激光热处理工艺中,典型光斑尺寸在0.5×0.5英寸和2×2英寸之间的激光束照射金属部件的表面,作为向其传递热量的手段。以这样的方式输送激光能量,以便将金属表面和热影响区(haz)的温度升高到其冶金转变温度以上。当移除激光热源时,金属的热量通过传导热移除提供加热区域的快速淬火,从而产生所需的硬度。可以精细调接激光束运行的细节,以便对硬化过程的所有方面进行精确控制。根据几何形状,激光热处理还允许通过视距处理其他方式难以到达的区域。激光热处理有时也称为激光硬化。

激光热处理的益处

与传统的热处理技术如感应、熔炉和火焰热处理相比,激光热处理的益处是:

1.一致的硬度深度 

通过精确控制输送到金属本身的能量,包括毫秒级反馈控制,激光能量的特性意味着激光热处理可以产生严格规格的haz,从而在非常严格的公差范围内实现一致的硬度深度。

2.大多数汽车模具不需要硬铣削 

除了前面提到的精确控制之外,激光能量本身的固有特性,意味着对任何给定的haz尺寸,激光热处理可自动为处理的模具提供尽可能小的总能量。在大多数汽车模具中,该工艺的内置功能可自动实现零畸变。传统的热处理方法需要在热处理之后研磨额外的材料,与之不同,激光热处理是在将模具切割成最终形状之后进行的。这样可以避免在材料硬时额外的加工操作从而节省成本。

3.硬度更高

由于激光热处理中热处理区域的快速自淬火,在正确的工艺条件下,该工艺实现的典型硬度往往比火焰或感应工艺高几个点。

4.精确地将光束能量应用于工作点 

火焰或线圈需要不紧靠工作区域。激光热处理有更大的能力仅将热量施加到预期区域,相邻区域的加热最小甚至为零。

可激光热处理的材料

碳含量为0.2%或更高的任何钢都是可以热处理的(见图2)。通常,激光热处理模具的硬度与使用传统技术获得的相比硬度相当或更好。

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图2:s7140合金钢中激光热处理模具的冶金横截面。

 

一些汽车应用的常见可激光处理材料包括:

l d6510球墨铸铁

l s7140合金钢

l g2500灰铸铁

l g25hp灰铸铁

l g3500灰铸铁

l d4512球墨铸铁

l s0030非合金钢

l s0050a合金钢

l a2工具钢

l d2工具钢

l s7工具钢

l m2工具钢

l 4140合金钢

l 4340合金钢




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