山西晋城激光淬火设备技术

降本增效是企业追求的终目标。纵观钢铁工业技术史上的许多重大技术突破，如转炉炼钢、连铸、连轧等，其首要动机都是为了降低成本。冶金技术相当成熟的今天，利用再制造技术延长冶金生产线核心部件的使用寿命，不仅可以提高新产品的性能，还可以修复废旧产品，延长产品寿命，同时有效减少设备维护和停机时间，提高生产力。

　　一、激光淬火的基本原理

　　激光淬火技术是利用聚焦激光束作为热源，对被处理工件表面进行辐照，使被硬化零件的温度在瞬间急剧升高，形成奥氏体，然后迅速冷却，获得马氏体或其它细晶粒组织的硬化层的热处理技术。


　　二、激光表面淬火的技术特点

　　1、 功率密度高，加热速度快，零件变形小

　　热处理工艺可控制变形，处理后的工件不需磨削，可作为零件精加工的后一道工序。

　　2、可用于形状复杂的零配件

　　如盲孔、内孔、小槽、薄壁件等。可以做或部分做，也可以根据需要在同一部分的不同部分做不同的处理。能克服高频淬火因感应器的限制，难以对形状复杂的零件进行表面淬火，加热面积难以控制，薄壁零件在淬火时容易开裂等问题。在渗碳、淬火等化学热处理过程中，大型零件的加工不需要受到炉子尺寸的限制。

　　3、普遍性

　　激光的深焦点，在淬火过程中对零件的尺寸、尺寸和表面没有严格的限制。但现有的中高频淬火生产出适合各种零件的感应器。

　　4、 不受限制

　　对于某些淬火温度较高的不锈钢零件，其淬火温度与熔点温度非常接近。用感应器对产品进行局部表面淬火时，容易烧角或不规则零件，造成零件报废，然而，激光表面淬火不受此限制。

　　5、无需冷却

　　激光淬火是一种清洁、、环保的淬火工艺，冷却速度快，不需要水或油等冷却介质。

　　6.、满足硬化要求

　　表面硬化层组织细小，硬度高，耐磨性好，能满足表面硬化层深度较浅(一般为0.3～2.0mm)的产品要求。

　　三、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。

激光淬火是使用高功率密度的激光对金属工件表面进行加热，然后再迅速冷却的过程。也称为脉冲激光淬火，是一种新的技术。该技术是在20世纪60年代提出的，被称为“激光表面强化”。利用脉冲激光器产生的高功率密度、高亮度脉冲辐射，在金属工件表面照射激光脉冲。由于功率密度，激光脉冲能将金属表面加热到该温度(约1000度)，并使其快速硬化。由于吸收了大量能量，因此金属表层很快软化。在冷却过程中，工件表面将被加热到低于淬火温度(约500-700度)。这种工艺对金属工件的淬火效果非常好。

　　根据激光淬火设备不同，其特征是不同的。例如，脉冲激光可以使金属工件表面加热到该温度，快速加热至淬火温度并快速冷却至低于该温度;连续激光可以连续作业。它可以对金属工件进行分段处理，并可用于多个工件。

　　一、激光淬火优势：

　　1.激光淬火设备容易操作，在金属表面进行加热和冷却，具有速度快、热影响小、变形小等特点，适用于表面热处理;

　　2.激光淬火可以替代传统淬火工艺，适用于多个工件的淬火;

　　3.可以控制表面和深度温度场的分布，对不同材料的淬火深度可以实现可调节;

　　4.对工件进行局部淬火时，激光束不会直接加热到工件的表面，而是通过焦点区域作用于工件的表层。这种方法能工件表面和内部的均匀淬火，防止产生马氏体、珠光体等组织;

　　5.激光淬火可提高材料的耐磨性、抗疲劳强度和抗蚀能力;

　　6.激光淬火可以使材料的力学性能达到佳状态，如弹性模量和抗拉强度。

　　二、激光淬火也存在一些缺陷：

　　1.淬火温度高，工件表面硬化温度高容易变形。

　　2.需要淬火介质，容易损坏工件表面的光洁度。

　　3.使用不方便，不连续作业。

1、激光淬火生产中的主要问题

　　根据激光表面淬火技术研究中的工艺参数及其内在联系可以知道，在激光淬火生产过程中，操作者对工艺参数的控制非常严格，工艺稳定性差是必然的。产生这种现象的主要原因是光斑的功率密度和激光的不均匀性影响淬火过程的稳定性;光斑形状对硬化层均匀性的影响:激光表面淬火难以大面积硬化层;工件初始状态对激光淬火质量的影响。

　　2、提高激光淬火产量的一些改进措施

　　使用激光淬火系统生产产品时，需要对淬火过程中的各种因素进行优化和控制，以激光淬火过程的稳定性。在控制激光功率、扫描速度、光斑大小等工艺因素的基础上，技术人员可以根据产品淬火前的导热系数、热扩散系数、熔点、临界相变温度、淬火部位形状等，提前将影响因素输入智能监控工艺系统。在淬火过程中，操作者根据智能系统控制中心显示的各种参数变化信息，实时控制激光器、光学系统和旋转平台的运行，从而完成淬火的控制，实现激光表面淬火产品的目的。如图3所示，传感器1-4分别监测激光输出光束的功率和功率密度分布、光束转换系统的调节状态、工件表面激光照射区域的温度变化和工作台的运动状态。

齿轮激光淬火是一种的表面处理技术，它结合了激光技术和淬火技术的优点，为齿轮等机械零件提供了更、更精密的加工方法。激光淬火技术以其特的优势在工业生产中得到了广泛的应用，为现代制造业注入了新的活力。

　　激光淬火的基本原理是利用高能激光束对材料表面进行快速加热和冷却，从而改变材料表面的组织和性能。激光束具有的能量密度和极短的加热时间，它能在很短的时间内将材料表面加热到熔化或相变温度，然后迅速冷却，形成硬度高、耐磨性好的马氏体组织。 这种方法不仅可以增加齿轮表面的硬度和耐磨性，而且可以提高其疲劳性能和耐腐蚀性能。

　　齿轮激光淬火的主要优点是、率、高可靠性。激光束可以控制加热区域，实现局部淬火，避免整个齿轮过度加热和变形。同时，激光淬火工艺快速、简单，可在短时间内加工大量齿轮，提高生产效率。此外，激光淬火形成的马氏体组织具有的机械性能和稳定性，可显着提高齿轮的使用寿命和可靠性。

　　齿轮激光淬火过程中，需要注意控制激光参数、淬火介质、淬火工艺等因素，以佳的淬火效果。激光参数的选择直接影响加热速度和加热深度，需要根据齿轮的材质和厚度进行合理调整。淬火介质的选择对于控制冷却速度和冷却均匀性至关重要。常用的淬火介质有水、油、聚合物等。此外，淬火工艺的优化也是提高激光淬火效果的关键，包括预热、扫描速度、淬火次数等参数的调整。

　　齿轮激光淬火在工业生产中具有广阔的应用前景。可应用于各类齿轮，如汽车齿轮、工程机械齿轮、船舶齿轮等。随着制造业的快速发展和市场竞争的加剧，对齿轮性能和寿命的要求越来越高。齿轮激光淬火作为一种的表面处理技术，可以满足这些要求，提高齿轮的耐磨性、抗疲劳性和使用寿命，为现代制造提供有力支撑。

　　此外，齿轮激光淬火还有助于实现绿色制造和节能减排。传统的齿轮淬火方法往往消耗大量的能源和原材料，同时产生大量的废物和污染。激光淬火技术具有、节能、环保的优点。它可以显着减少能源消耗和废物产生，减少对环境的影响。

　　总之，齿轮激光淬火是一种的表面处理技术，具有、率、高可靠性等优点。它已广泛应用于工业生产中，为现代制造业注入新的活力。随着科学技术的不断进步和市场需求的不断增长，齿轮激光淬火技术将不断优化和改进，为制造业的可持续发展做出更大的贡献。

激光淬火齿轮和齿圈，热注入量小，齿轮或齿圈热变形小，不降低齿轮精度，不破坏齿面表面粗糙度，激光熔覆技术可以直接修复断牙。


　　激光淬火修复技术工艺步骤

　　(1)工艺流程:将大齿轮夹紧在激光加工机床上，清除齿轮齿面的油污和锈斑;在需要激光加工的齿面和轴颈部位喷涂吸光涂料，然后用激光加工程序对齿面(齿顶、齿根等)进行淬火。).

　　(2)淬火工艺参数:激光淬火后的齿面硬度范围可控制在HRC35— 45之间;硬化层的深度为0.4-0.6毫米;激光功率为2.0-3.5 kw;淬火速度为10–50mm/s，根据齿轮齿面、齿根和齿顶对材料表面硬度的不同要求，采用数控系统分段分区改变工艺参数，获得相应的激光硬化层。激光淬火后，不回火，齿面表面粗糙度基本不变。

　　(3)激光熔覆的工艺指标:单层激光熔覆厚度可根据需要在0.2-2.5毫米之间调整。激光熔覆层的硬度可根据工件的要求在HRC 25-60之间调节。对于大型钢齿轮，可以不预热直接包覆。熔覆层均匀连续，无裂纹、气孔等冶金缺陷。

产品简介：

采用激光器，工业机器人及控制系统，组成多轴联动的柔性激光加工系统。根据零件的形状及工艺需求，定制机型。可对模具等复杂异形零件进行激光淬火，修复加工。