利用激光表面硬化技术提高齿轮性能
发布时间:2014-01-30 08:27
作者:互联网
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激光表面硬化是以104~105W/cm2高能量的激光束快速扫描
工件,使被照射的
金属材料零件表面温度以极快的速度( 104~109℃/s) 升到相变点以上;当激光束离开被照射部位时,由于
热传导的作用,处于冷态的基体以104~106℃/s的
冷却速度对所加热的表面进行快速自冷
淬火,从而实现零件表面的相变淬火硬化。激光硬化是对
金属零件表面快速地进行局部淬火的一种新技术。这种
工艺方法用于强化零件的表面,可以显著地提高金属材料及零件的表面
硬度、耐磨性、耐蚀性、
疲劳性能及
强度和高温性能; 同时可使零件心部保持良好的
韧性,以使零件具有良好的综合
机械性能。因此,激光硬化可以提高
产品的服役
能力,成倍地延长其使用寿命,具有显著的
经济特点。在
齿轮制造中,传统工艺存在诸多弊端。齿轮常规的
热处理多采用高中频淬火、
渗碳、
碳氮共渗、氮化等方法,由于长时间高温加热,齿轮内部晶粒有长大的趋势,并容易使齿面产生较大的变形,也不易获得沿齿廓均匀分布的硬化层,从而影响齿轮的使用寿命。同时,常规工艺的处理周期很长,能源消耗很大。因此,减小齿面的变形、缩短加工周期一直是齿轮齿面硬化的技术难题之一。而激光热处理变形小、周期短、无污染,为解决齿面淬火变形问题提供了有效的途径; 且工艺简单,加工速度快,淬硬层深度均匀、硬度稳定,在齿轮传动啮合过程中的耐磨性强,其整体的综合性能良好。对齿轮进行激光淬火要注意:(1)为了提高金属表面对激光的吸收率,在激光热处理前
需要对材料表面进行表面黑化处理,即在需要激光处理的金属表面涂上一层对激光有较高吸收能力的
涂料。(2) 采用轴向分齿扫描,即利用宽带激光束沿齿轮轴向移动扫描,一次可扫描 1 个齿面。利用分齿运动转动 1 个齿距后激光束再扫描另外 1个齿面,这样逐个进行扫描直至扫完整个齿轮的所有齿面。采用激光淬火与常规齿轮处理工艺(如高中频淬火、渗碳或碳氮共渗淬火、氮化等)
相比,有许多优势:(1) 齿轮经激光淬火后的表面硬度高于高频及渗碳淬火,硬化层的厚度及硬度均匀。(2) 齿轮经激光强化后可在齿面和齿根都产生约640 N / mm2的残余压
应力,且只分布在有限的层深内,它对提高齿轮的疲劳强度及寿命可起到较大的作用。(3) 齿轮经激光淬火强化后的变形极小,不影响齿面粗糙度,可作为最后
工序。对于大多数精度等级为 6、7、8 级的机械传动齿轮,经激光淬火后,没有降低原精度等级。无需磨齿,可直接装机使用。同时齿轮非处理部位无需作防护处理,能耗小,无环境污染。(一员)
备注:数据仅供参考,不作为投资依据。