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2008-11-16 11:05 |
激光表面強(qiáng)化技術(shù)在模具上的應(yīng)用
對于提高大型模具使用壽命和減少精密模具的熱處理變形，激光表面強(qiáng)化技術(shù)有著極大的技術(shù)優(yōu)勢,主要包括激光表面淬火和激光表面熔覆。 /\e&nYz
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激光表面淬火 X|wg7>kh*`
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激光表面淬火是一種利用高能量激光束掃描工件使被掃描的區(qū)域表面硬化的技術(shù)。其基本原理為用一定能量密度（103～105W/cm2）的激光照射工件，使被照射的表層區(qū)域被急速加熱至相變點(diǎn)以上，熔點(diǎn)以下的溫度，此時(shí)工件基體仍處于冷態(tài)，加熱區(qū)與基體之間存在很大的溫度梯度，當(dāng)激光束停止照射時(shí)，由于熱傳導(dǎo)的作用，加熱區(qū)會急速冷卻（106～108℃/s）而發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，使工件表層實(shí)現(xiàn)相變硬化。 Yj/[I\I"m
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1.激光淬火的特點(diǎn) rUOl+p_47
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（1）激光淬火是快速加熱、自激冷卻，不需要爐膛保溫和冷卻液淬火，是一種無污染綠色環(huán)保熱處理工藝，可以很容易實(shí)行對大型模具表面進(jìn)行均勻淬火。 DF`?D
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（2）由于激光加熱速度快，熱影響區(qū)小，又是表面掃描加熱淬火，即瞬間局部加熱淬火，所以被處理的模具變形很小。 c
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（3）由于激光束發(fā)散角很小，具有很好的指向性，能夠通過導(dǎo)光系統(tǒng)對模具表面進(jìn)行精確的局部淬火。 9? L,DThQ
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（4）激光表面淬火的硬化層深度一般為0.3～0.7mm，使其應(yīng)用受到一定的限制。 1$1[6
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2.工藝參數(shù)的選擇 +% : /!T@@
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影響激光淬火質(zhì)量的工藝參數(shù)是多方面的，主要有激光功率、掃描速度、光斑尺寸、光束能量分布狀態(tài)、吸光涂層種類與厚度等。衡量激光淬火質(zhì)量的主要指標(biāo)包括硬化層深度、寬度、硬度及硬化層表面粗糙度。其之間主要關(guān)系有以下幾點(diǎn)： &|& tPD/dJ
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（1）激光在單位時(shí)間上作用于模具的功率密度（即比功率E），將決定激光淬火的效果。激光淬火所需的比功率E為102～104W/cm2·s。比功率E由激光功率P、掃描速度V、光斑尺寸D決定，即E=P·V-1·D-1。 y L|'K}
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（2）在102～104W/cm2·s的范圍內(nèi)，功率密度的增加、掃描速度減小、將使模具的硬化層深度、硬度及硬化層表面粗糙度增加。如果功率過大，掃描速度太慢，即比功率太大，超出上述范圍，會造成工件表面熔化、燒損；反之，硬度和硬化層深度會達(dá)不到技術(shù)要求。 Eu)(@,]w e
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（3）激光淬火硬化層寬度由光斑尺寸決定。大面積淬火必須進(jìn)行多道掃描。寬帶掃描比窄帶掃描效率高。 b< 1+q{0r
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（4）光束能量分布主要影響硬化層深度、寬度及組織的均勻性。它由光束模式及導(dǎo)光系統(tǒng)決定。通常，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的實(shí)際情況調(diào)整到最佳狀態(tài)，以保證硬化層的均勻性。 "B"Yf g[
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（5）吸光涂層種類及厚度會影響工件對激光能量的有效吸收。目前應(yīng)用較為成熟的吸光涂層有磷酸鹽涂層、含膠體石墨涂層、氧化物涂層等。在覆蓋工件表面的前提下，涂層厚度越薄越均勻，則效果越好。 <yw(7
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3.應(yīng)用實(shí)例 { M& Vh]
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