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激光淬火工艺浅析

导读: 采用激光淬火工艺,对经过切削加工好的构件进行淬硬时产生的局部淬火变形是很小的,由此可使后续加工减少到最低程度或者完全免去这种加工,从而使模具在淬硬后可立即投入生产应用。

  采用激光淬火工艺,对经过切削加工好的构件进行淬硬时产生的局部淬火变形是很小的,由此可使后续加工减少到最低程度或者完全免去这种加工,从而使模具在淬硬后可立即投入生产应用。激光束淬火设备可以扩展为激光粉末堆焊和激光焊丝堆焊。

  除了CO2激光器光纤激光器和Nd:YAG(掺钕钇铝石榴石激光器)外,直接可以使用的还有光纤连接的高效二极管激光器(HLDL)。高效二极管激光器是以一个相对较短的波长范围进行工作,由此使能量吸入工件材料的情况要比其他激光光源更为有效,高效二极管的能量吸收效率约可达到35%。

  采用10kW的HLDL激光器,淬硬宽度可达60mm

  可淬硬的工件材料有结构钢、调质钢和铸钢,以及各种不同种类的如片状石墨铸铁或球状石墨铸铁。可直接淬硬的材料,其含碳量至少要达到0.22%。但是,经渗碳的钢和预先经氮化的钢同样也可以进行淬火。

  模具表面通过大于1000oK/s的温度的升高速度加热到奥氏体化的温度,这个温升经控制达到接近材料的熔点,但是不会到达这个熔点温度。温度能维持的时间约为10-3~10秒,冷却的速度决定于温度向构件本身的传导。在构件表面形成一层较薄的氧化层,这一层氧化层多数是无足轻重的,并且可毫不费力地将其去除掉。在采用气体保护的情况下进行激光淬火时可以避免产生氧化层。与其他的淬火工艺相比,激光淬火所获得的金相组织是相当精细的颗粒。由于马氏体的形成,硬度值可达到硬度的上限值。对于淬火工艺的选择来说,应由对工件提出的功能要求来决定,而不是出于如像淬火工艺局部的可使用性来决定。

  应该减少切削加工的制造费用或者减少“已淬硬”构件的加工费用。如果在淬火时传入工件的热量较高,由以前切削加工所形成的应力会在工件的周围释放出来,造成构件的变形。工件就需要留有加工余量,这种加工余量需要花费较多的材料费用并有一定的风险。结果是在淬硬的构件上必须要进行后续加工,这会耗费较多的时间和费用。我们的目标是,应使构件在>软的<状态下,即在淬火之前进行切削精加工,这就必需要采用一种产生很小变形的淬火工艺。而采用HLDL激光器进行局部淬火,为减小淬火变形提供了最好的条件。并且能继续保持构件核芯的基本韧性和相应降低了产生裂纹的风险。

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