激光淬火技術(shù)及應(yīng)用激光淬火技術(shù)，是利用聚焦后的激光束快速加熱鋼鐵材料表面，使其發(fā)生相變，形成馬氏體淬硬層的過(guò)程。激光淬火的功率密度高，冷卻速度快，不需要水或油等冷卻介質(zhì)，是清潔、快速的淬火工藝。與感應(yīng)淬火、火焰淬火、滲碳淬火工藝相比，激光淬火淬硬層均勻，硬度高（一般比感應(yīng)淬火高1-3HRC），工件變形小，加熱層深度和加熱軌跡容易控制，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，不需要象感應(yīng)淬火那樣根據(jù)不同的零件尺寸設(shè)計(jì)相應(yīng)的感應(yīng)線圈，對(duì)大型零件的加工也無(wú)須受到滲碳淬火等化學(xué)熱處理時(shí)爐膛尺寸的限制，因此在很多工業(yè)領(lǐng)域中正逐步取代感應(yīng)淬火和化學(xué)熱處理等傳統(tǒng)工藝。尤其重要的是激光淬火前后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。激光淬硬層的深度依照零件成分、尺寸與形狀以及激光工藝參數(shù)的不同，一般在0.3~2.0mm范圍之間。對(duì)大型齒輪的齒面、大型軸類零件的軸頸進(jìn)行淬火，表面粗糙度基本不變，不需要后續(xù)機(jī)械加工就可以滿足實(shí)際工況的需求。激光熔凝淬火技術(shù)是利用激光束將基材表面加熱到熔化溫度以上,由于基材內(nèi)部導(dǎo)熱冷卻而使熔化層表面快速冷卻并凝固結(jié)晶的工藝過(guò)程。獲得的熔凝淬火組織非常致密，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(qū)和基材。激光熔凝層比激光淬火層的硬化深度更深、硬度要高，耐磨性也更好。該技術(shù)的不足之處在于工件表面的粗糙度受到一定程度的破壞，一般需要后續(xù)機(jī)械加工才能恢復(fù)。為了降低激光熔凝處理后零件表面的粗糙度，減少后續(xù)加工量，華中科技大學(xué)配制了專門的激光熔凝淬火涂料，可以大幅度降低熔凝層的表面粗糙度。現(xiàn)在進(jìn)行激光熔凝處理的冶金行業(yè)各種材料的軋輥、導(dǎo)衛(wèi)等工件，其表面粗糙度已經(jīng)接近激光淬火的水平。激光淬火現(xiàn)已成功地應(yīng)用到冶金行業(yè)、機(jī)械行業(yè)、石油化工行業(yè)中易損件的表面強(qiáng)化，特別是在提高軋輥、導(dǎo)衛(wèi)、齒輪、剪刃等易損件的使用壽命方面，效果顯著，取得了很大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。近年來(lái)在模具、齒輪等零部件表面強(qiáng)化方面也得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 1.1 激光淬火的特點(diǎn) 質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì) 技術(shù)特質(zhì) 適用材料 實(shí)際應(yīng)用 1．淬火零件不變形 激光淬火的熱循環(huán)過(guò)程快 中碳鋼 大型軸類 2．幾乎不破壞表面粗糙度 采用防氧化保護(hù)薄涂層 模具鋼 各種模具 3．激光淬火不開裂 精確定量的數(shù)控淬火 冷作模具鋼 模具、刃具 4．對(duì)局部、溝、槽淬火 定位精確的數(shù)控淬火 中碳合金鋼 減振器 5．激光 淬火清潔、高效 不需要水或油等冷卻介質(zhì) 鑄鐵材料 發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸 6．淬火硬度比常規(guī)方法高 淬火層組織細(xì)密、強(qiáng)韌性好 高碳合金鋼 大型軋輥 1.2 激光淬火設(shè)備 ● 激光器 HGL-V 型 5kW 橫流 CO 2 激光器，最大輸出功率 5.5kw 。 ● 大型多功能加工機(jī)床 激光加工機(jī)床的加工的基本尺寸范圍為：長(zhǎng) 5.5 米，直徑 Φ 2.6 米。特殊工件，可加工的尺寸范圍更大。本激光加工機(jī)床為雙懸臂加工系統(tǒng)，可進(jìn)行多工位的激光加工。 ● 六軸四聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng) 本機(jī)床配置有六軸四聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)，可以對(duì)復(fù)雜形狀工件進(jìn)行精密激光加工。 1.3 激光淬火效果 激光淬火層的硬度分布曲線激光淬火層的硬度分布 1.4 激光淬火工業(yè)應(yīng)用實(shí)例 激光淬火技術(shù)可對(duì)各種導(dǎo)軌、大型齒輪、軸頸、汽缸內(nèi)壁、模具、減振器、摩擦輪、軋輥、滾輪零件進(jìn)行表面強(qiáng)化。適用材料為中、高碳鋼，鑄鐵。激光淬火的應(yīng)用實(shí)例：激光淬火強(qiáng)化的鑄鐵發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸，其硬度提高HB230提高到HB680，使用壽命提高2~3倍。