激光预处理过程中应注意的问题:
1、激光能量密度高,需要进行充分的预热,以材料达到一定程度被充分加热和均匀加热,激光能量集中于需要保护部位;
2、在加热过程中不要让金属材料在淬火后冷却,而是让它再加热一段时间,以便获得更高温度下的淬火组织。
三、激光淬火预处理工艺的选择:
1、材料的选择
对于激光淬火零件,应根据其所用材料,确定所需零件的激光淬火工艺方案。如果零件是由碳、氮或铬等元素组成的,则应在激光淬火之前进行脱碳处理。
2、工件材料尺寸大小和形状的选择
一般情况下,工件材料的尺寸越小,其熔点越高,相对地冷却速度越慢。因此,对一般钢材而言,当激光功率密度不大时其适宜尺寸较小;对于耐磨性要求较高但尺寸又较大的零件而言,宜采用高功率密度激光淬火工艺方案。
与普通热处理相比,激光淬火技术具有以下特点。
1、加热速度极快,工件热变形极小。由于激光功率密度高,加热速率可达1010℃/s,热影响区小,工件热变形小。
2、冷却速度非常快。在工件有足够质量的前提下,冷却速率可达1023℃/s;不需要冷却介质,通过从表面向内部的热传导进行自冷淬火。
3、工件经激光淬火后,表面获得细小的马氏体组织,具有较高的表面硬度(比普通淬火硬度值高15%~20%)和较高的疲劳强度(表面有残余压应力以上) 4000MPa)。
4、由于激光束的扫描(加热)面积很小,可以加工形状复杂的工件(如小凹槽、盲孔、小孔、薄壁件等)或局部加工加工非常,还可以根据需要对同一零件的不同部位进行不同的处理。
5、不需要加热介质,不会排放气体污染环境,有利于保护环境。
6、节能,且工件表面洁净,处理后无需打磨,可作为工件精加工的后一道工序。
激光表面淬火的大缺点是激光发生器价格昂贵。
由于激光表面淬火的上述优点,虽然研制时间短,但进展快,已成功应用于一些机械产品的生产,如变速箱齿轮、发动机缸套、轴承套圈和导轨等。铁轨等等。
激光淬火技术在钢铁行业的应用实例
1、轧辊的激光合金化
轧辊是轧钢机中产生金属连续塑性变形的主要工作部件和工具。长期恶劣的工作条件会导致表面起皮、裂纹甚至断裂。用激光对轧辊进行合金化处理,可有效延长轧辊的使用寿命。通过棒辊激光合金化处理,不变形、耐高温、耐腐蚀,钢材通过能力显著提高。
2、辊底式激光淬火
炉底辊作为高温板坯传输媒介,长期在充斥腐蚀性气体的高温环境下工作,与高温板坯直接接触的辊环,表面易出现粘钢、结瘤、氧化、腐蚀、磨损、高温蠕变等现象,特别是由粘钢和结瘤造成的板坯下表面凹坑、划痕、重皮等各类质量缺陷,在硅钢、冷轧原料等软钢上表现的尤为。在辊环表面激光淬火一层耐高温、抗氧化、耐磨损的新材料。炉底辊在使用寿命期间表面结瘤或氧化皮疏松、剥落,可能影响钢板,钢坯的后续轧制质量,可有效提高生产线的经济效益。激光淬火技术可对各种导轨、大型齿轮、轴颈、气缸内壁、模具、减震器、摩擦轮、滚轮、和滚轮零件等表面进行强化处理。适用材料为中、高碳钢和铸铁等。