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半导体激光智能化装备研制及工程应用

2013-06-17 11:12
林契于宸
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  2.2 典型应用

  1)石油化工行业应用

  如图4所示,海洋钻井平台用一轴类零件使用轴承部位磨损,尺寸减小,需对其进行尺寸修复。传统的堆焊方法容易产生气孔、裂纹等缺陷,且结合强度较差,易产生脱落,热影响区大。激光熔覆加工后,熔覆层硬度为HRC58-60,熔覆层无裂纹、气孔,且与基材呈冶金结合,熔覆层组织致密,耐磨性能高。经使用后表明,激光熔覆后该轴的使用寿命提高了2-3倍。

  图4 轴类的半导体激光熔覆

  Fig.4 Diode Laser cladding for roller

  图5为钻铤螺纹接头,该钻铤材质为35CrMo合金钢,在长期使用过程中,螺纹会因为重复的拧动、摩擦而受损。当硬度较低时,螺纹部位会产生粘着磨损。激光表面淬火后,螺纹位置硬度可达HRC55-58,有效硬化层深度约0.8mm,抗咬合寿命从原来的2次提高到10次。

  图5 钻铤的半导体淬火

  Fig.5 Diode laser surface hardening for drill collar

  2) 模具行业应用

  图6汽车顶盖拉延模,模具为Mo-Cr合金铸铁汽车顶盖拉深模,激光处理前表面硬度为HRC40-45.由于拉深模工作表面硬度不够,其工作表面易于工件产生粘着磨损,导致冲压件被拉伤,生产过程中需要花费大量时间对模具工作型面进行推磨抛光,在线维修率达10%,经激光表面强化后,模具表面硬度可提高到HRC58-62,处理后硬化层深度约为0.6-0.8mm,激光处理后模具使用寿命提高2-3倍,一次修磨抛光后的冲压零件数已由原来300~500件提高到1000件以上,且激光淬火后的工件表面光亮,没有任何氧化,后续机加工量非常小,大大节约加工时间和成本。

  图6 模具的半导体激光淬火

  Fig.6 Laser Surface Hardening for Dies

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