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。
rZ}:Z'` C)ERUH2i 激光表面淬火
y51e%n$ \ C+~m 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以上,熔點以下的溫度,此時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,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,使工件表層實現(xiàn)相變硬化。
p>v$FiV2N yEqps3% 1.激光淬火的特點
dy%;W% z!ZtzD]cb (1)激光淬火是快速加熱、自激冷卻,不需要爐膛保溫和冷卻液淬火,是一種無污染綠色環(huán)保熱處理工藝,可以很容易實行對大型模具表面進(jìn)行均勻淬火。
<lPm1/8 yg<R=$n,Q (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。
Z&+ g;(g +V ;l6D (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。
wDal5GJp Rq'S>#e (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。
H)kwQRfu Fo5FNNiID 2.工藝
參數(shù)的選擇
o,\$ZxSlm un mJbY;t 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:
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$4[gcL' '}53f2%gKa (1)激光在單位時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。
M=@:ZQ^! NX*Q F+ (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。
5y.WMNNv{ uP)'FI (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。
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