先進(jìn)技術(shù)!齒輪的激光熱處理技術(shù)
在我國從二十世紀(jì)八十年代就剛開始齒輪激光熱處理的科學(xué)研究,另外研發(fā)了多種多樣激光熱處理武器裝備,已經(jīng)變成一項(xiàng)好用并極有發(fā)展前途的高新科技。
做為一種新式的表層加強(qiáng)技術(shù),齒輪激光熱處理擺脫了傳統(tǒng)式熱處理的缺陷,得到了理想化的強(qiáng)度和硬底化層遍布,耐磨性能大大提高,使用期增加,淬火崎變細(xì)微,齒輪精度級別不受影響,軸頸不用碾磨,能夠替代滲氮、高頻淬火等表層有機(jī)化學(xué)熱處理和磁感應(yīng)熱處理等傳統(tǒng)手工藝,生產(chǎn)制造低成本,生產(chǎn)制造高效率,現(xiàn)階段早已廣泛運(yùn)用于船只、風(fēng)能發(fā)電、冶金工業(yè)、礦山開采及工程機(jī)械等多種多樣制造行業(yè)各種齒輪的表層硬底化解決,特別是在合適大中型和特殊齒輪的熱處理,較大 直徑達(dá)3M之上。
1.激光淬火技術(shù)
激光淬火是以高效率能量相對密度(103~108W/cm2)的激光束迅速直射零件表層,使其硬底化層位置一瞬間消化吸收太陽能馬上轉(zhuǎn)換為能源,使激光功效區(qū)溫度大幅度升高做到原材料的改變點(diǎn)之上,產(chǎn)生馬氏體,這時(shí)零件常規(guī)呈熱態(tài),與加溫區(qū)中間有非常高的溫度場,一旦終止激光直射,其加溫區(qū)因激冷而產(chǎn)生直冷淬火,使金屬表層 的馬氏體轉(zhuǎn)化成奧氏體。而這類奧氏體機(jī)構(gòu)十分細(xì)微,具備比基本淬火高些的機(jī)構(gòu)缺點(diǎn)相對密度。因?yàn)槔渌俸芸欤?04~109℃/s),氧原子趕不及外擴(kuò)散,因而奧氏體碳含量較高,殘余馬氏體也得到 較高的位錯相對密度,使原材料具備崎變加強(qiáng)實(shí)際效果,進(jìn)而明顯提升了零件表層的耐磨性能。
另外,硬底化層內(nèi)殘余有非常大的壓地應(yīng)力,又明顯提升了零件表層的疲勞極限。運(yùn)用這種特性對齒輪表層執(zhí)行激光淬火,能夠明顯提升原材料的耐磨性和緩解疲勞特性。圖1為齒輪的激光熱處理。
2.激光淬火加工工藝
(1)激光淬火加工工藝主要參數(shù)
激光淬火的硬底化指標(biāo)值主要是硬底化層深層、總寬和強(qiáng)度。危害所述指標(biāo)值的基礎(chǔ)加工工藝主要參數(shù)是:功效在產(chǎn)品工件表層上光點(diǎn)規(guī)格d(mm),激光器功率N(W),掃描儀速率V(即產(chǎn)品工件挪動速率,mm/min),次之也有原材料對光線的消化率。除此之外,也是有立即將功率P(W/cm2)做為操縱加工工藝的主要參數(shù)。
激光硬底化層深層(δ)∝激光輸出功率P/掃描儀速率V,光點(diǎn)規(guī)格d。因而,在制訂激光淬火加工工藝主要參數(shù)時(shí),首先應(yīng)明確激光輸出功率、光點(diǎn)規(guī)格和掃描儀速率。
運(yùn)用2mW持續(xù)CO2汽體激光器對40鋼開展激光淬火,獲得的硬底化層深層與輸出功率、光點(diǎn)規(guī)格、掃描儀速率呈占比關(guān)聯(lián),其關(guān)聯(lián)以下:
δ=-0.1097+3.02P/(dV)
式中δ——硬底化層深層(mm);
P——加溫功率(W/cm2);
d——光點(diǎn)直徑(mm);
V——掃描儀速率(mm/min)。
(2)齒輪激光淬火的掃描儀方法
關(guān)鍵有二種:一是軸向持續(xù)掃描儀,即齒輪持續(xù)旋轉(zhuǎn),激光束徑向挪動,在齒表面產(chǎn)生螺旋狀間距硬底化帶,合適于中、小變位系數(shù)(5毫米下列)齒輪;二是徑向分齒掃描儀,即激光沿齒輪做徑向反復(fù)運(yùn)動,齒輪傳動齒輪同一側(cè)的掃描儀工作中進(jìn)行后,激光束移到另一選中部位,反復(fù)所述健身運(yùn)動。合適于中、大變位系數(shù)齒輪。
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