雷射淬火技術及其應用分析

2020-12-05 OFweek維科網

雷射淬火技術，是利用聚焦後的雷射束快速加熱鋼鐵材料表面，使其發生相變，形成馬氏體淬硬層的過程。雷射淬火的功率密度高，冷卻速度快，不需要水或油等冷卻介質，是清潔、快速的淬火工藝。

與感應淬火、火焰淬火、滲碳淬火工藝相比，雷射淬火淬硬層均勻，硬度高（一般比感應淬火高1-3HRC），工件變形小，加熱層深度和加熱軌跡容易控制，易於實現自動化，不需要象感應淬火那樣根據不同的零件尺寸設計相應的感應線圈，對大型零件的加工也無須受到滲碳淬火等化學熱處理時爐膛尺寸的限制，因此，在很多工業領域中，正逐步取代感應淬火和化學熱處理等傳統工藝。尤其重要的是，雷射淬火前後工件的變形幾乎可以忽略，因此，特別適合高精度要求的零件表面處理。雷射淬硬層的深度依照零件成分、尺寸與形狀以及雷射工藝參數的不同，一般在0.3-2.0mm範圍之間。

對大型齒輪的齒面、大型軸類零件的軸頸進行淬火，表面粗糙度基本不變，不需要後續機械加工就可以滿足實際工況的需求。

雷射熔凝淬火技術是利用雷射束將基材表面加熱到熔化溫度以上，由於基材內部導熱冷卻而使熔化層表面快速冷卻並凝固結晶的工藝過程。獲得的熔凝淬火組織非常緻密，沿深度方向的組織依次為熔化-凝固層、相變硬化層、熱影響區和基材。雷射熔凝層比雷射淬火層的硬化深度更深、硬度要高，耐磨性也更好。

該技術的不足之處在於，工件表面的粗糙度受到一定程度的破壞，一般需要後續機械加工才能恢復。為了降低雷射熔凝處理後零件表面的粗糙度，減少後續加工量，可配製專門的雷射熔凝淬火塗料，大幅度降低熔凝層的表面粗糙度。

現在進行雷射熔凝處理的冶金行業各種材料的軋輥等工件，其表面粗糙度已經接近雷射淬火的水平。雷射淬火現已成功地應用到冶金行業、機械行業、石油化工行業中易損件的表面強化，特別是在提高軋輥、導衛、齒輪、剪刀等易損件的使用壽命方面，效果顯著，取得了很大的經濟效益與社會效益。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。（由華南理工大學研究生崔志傑供稿）

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