激光淬火是快速加热、自激冷却,不需要炉膛保温和冷却液淬火,是一种无污染绿色环保热处理工艺,可以很容易实行对大型模具表面进行均匀淬火。
由于激光加热速度快,热影响区小,又是表面扫描加热淬火,即瞬间局部加热淬火,所以被处理的模具变形很小。
激光淬火的功率密度高,冷却速度快,不需要水或油等冷却介质,是清洁、快速的淬火工艺。与感应淬火、火焰淬火、渗碳淬火工艺相比,激光淬火淬硬层均匀,硬度高(一般比感应淬火高1-3HRC),工件变形小,加热层深度和加热轨迹容易控制,易于实现自动化,不需要像感应淬火那样根据不同的零件尺寸设计相应的感应线圈,对大型零件的加工也无须受到渗碳淬火等化学热处理时炉膛尺寸的限制,因此在很多工业领域中正逐步取代感应淬火和化学热处理等传统工艺。尤其重要的是激光淬火前后工件的变形几乎可以忽略,因此特别适合高精度要求的零件表面处理。
激光淬硬层的深度依照零件成分、尺寸与形状以及激光工艺参数的不同,一般在0.3~2.0mm范围之间。对大型齿轮的齿面、大型轴类零件的轴颈进行淬火,表面粗糙度基本不变,不需要后续机械加工就可以满足实际工况的需求。
激光淬火现已成功地应用到冶金行业、机械行业、石油化工行业中易损件的表面强化,特别是在提高轧辊、导卫、齿轮、剪刃等易损件的使用寿命方面,效果显著,取得了很大的经济效益与社会效益。近年来在模具、齿轮等零部件表面强化方面也得到越来越广泛的应用。
激光淬火技术可对各种导轨、大型齿轮、轴颈、汽缸内壁、模具、减振器、摩擦轮、轧辊、滚轮零件进行表面强化。适用材料为中、高碳钢,铸铁。
激光器
用于激光淬火的设备 [2] 有半导体光纤输出激光器,光纤激光器,全固态激光器,其中半导体光纤输出激光器在淬火领域应用最广。
激光器的选用要考虑以下几方面内容:
1. 激光器输出好的光束质量,电光转换率,光纤数值孔径,以及模式及模的稳定性。
2. 激光器输出功率稳定性。
3. 激光器应具有高的可靠性,应能满足工业加工环境下的连续工作。
4. 激光器本身应具有良好的维护性,有故障诊断和连锁功能;
5. 操作简单方便。
6. 设备销售厂商的经济和技术能力,可信程度。一定要避免因小失大。
7. 设备易损件补充来源是否有保障,供应渠道是否畅通。
从激光淬火齿面硬度、硬化层深度以及抗点蚀疲劳强度等性能指标看,激光淬火完全可以取代常规的齿轮渗碳工艺.
激光淬火工艺采用了常用普通中碳钢代替昂贵的合金渗碳钢,从而有效地降低了生产成本,产生了良好的经济效益.
激光淬火解决了常规齿轮渗碳工艺中存在的变形难题,这不仅省去了后面的磨齿工艺,而且提高了成品率,从而进一步降低了成本.
这种淬火工艺特点是对环境友好和清洁。此外,给设计人员和生产规划人员打开了新的可能性。很多年来,证明激光淬火具有明显的经济效果。