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2010-11-24 12:54 |
激光熱處理在傳統(tǒng)金屬熱處理的應用
由于激光熱處理有相當明顯的優(yōu)點，解決了傳統(tǒng)金屬熱處理不能解決或不容易解決的技術難題，在國內(nèi)外受到高度重視，激光熱處理得到迅速的發(fā)展。大功率CO2激光器從70年代起發(fā)展很快，先進的工業(yè)國家大功率CO2激光器已產(chǎn)品化、系列化。 8I*WVa$l
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我國從“七五”以后相繼研制成功了千瓦級萬瓦級大功率CO2多模激光器。隨著大功率激光器的發(fā)展，用激光就可以實現(xiàn)各種形式的表面處理。它是引起材料組織結構變化的冶金過程，其加熱時間在10-3s~10-7s的范圍內(nèi)，功率密度為每平方毫米大于0.1kw。它的應用極為廣泛，幾乎一切金屬表面熱處理都可以應用。目前應用比較多的有汽車、冶金、石油、重型機械、農(nóng)業(yè)機械等存在嚴重磨損的機器行業(yè)，以及航天、航空等高技術產(chǎn)品。激光熱處理在汽車行業(yè)應用極為廣泛，在許多汽車關鍵件上，如：缸體、缸套、曲軸、凸輪軸、派啟發(fā)、閥座、搖臂、鋁活塞環(huán)槽等幾乎都可以采用激光熱處理。例如：美國通用汽車公司用十幾臺千瓦級co2激光器，對換向器殼內(nèi)壁局部硬化，日產(chǎn)3萬套，提高工效四倍。我國采用大功率co2激光器對汽車發(fā)動機進行缸孔強化處理，可延長發(fā)動機大修里程到15萬公里以上，一臺汽缸等于三臺不經(jīng)處理的汽缸。 sVJwe\!
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激光熱處理在大型機車制造業(yè)已被采用，大大提高了機車壽命，主要是機車大型曲軸的激光熱處理和機車柴油機缸套和機車主簧 片的激光熱處理。它們的模具制造工藝復雜，精度要求高，形狀各異，應用廣泛，但往往因模具的壽命短而加大了成本，返修也很困難。用激光對模具表面進行熱處理，已逐漸被認識和被采用，可成倍的提高模具的壽命，又不受形狀和尺寸的限制。激光熱處理過的曲軸由于激光熱處理越來越顯示其優(yōu)越性，各種大功率CO2激光熱處理不斷問世。有些大型企業(yè)不惜代價引進國外先進設備，如大連機車車輛廠引進德國6000wCO2激光器由于大型曲軸熱處理生產(chǎn)線等。與此同時，國產(chǎn)大功率CO2激光熱處理設備銷售每年也成倍增長，激光熱處理生產(chǎn)線在各地相繼發(fā)展起來。目前比較成功的例子有大連機車車輛廠由于機車曲軸、缸套、立簧 片的激光熱處理生產(chǎn)線；西安內(nèi)燃機廠柴油機缸套激光熱處理生產(chǎn)線；北京內(nèi)燃機及首都汽車公司的汽車發(fā)動機缸套激光熱處理生產(chǎn)線；長春第一汽車制造廠激光熱處理生產(chǎn)線。同時全國各地建立了不同規(guī)模的激光加工中心，為各行業(yè)機器零件進行激光熱處理。 fb||q-E
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原理：激光的穿透能力極強，當把金屬表面加熱到僅低于熔點的臨界轉變溫度時，其表面迅速奧氏體化，然后急速自冷淬火，金屬表面迅速被強化，即激光相變硬化。激光熱處理就是利用高功率密度的激光束對金屬進行表面處理的方法，對材料實現(xiàn)相變硬化、表面合金化等表面改性處理，產(chǎn)生用其它表面淬火達不到的表面成分、組織、性能的改變。 V=|X=:fuih
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特點：高速加熱，高速冷卻，獲得的組織細密、硬度高、耐磨性能好；淬火部位可獲得大于400kgf/mm2的殘余壓應力，有助于提高疲勞性能；還可以進行局部選擇性淬火，通過對多光斑尺寸的控制，更適合其它熱處理方法無法勝任的管孔、深溝、微區(qū)、夾角和刀具刃口等局部區(qū)域的硬化；激光可以遠距離傳送，可以實現(xiàn)一臺激光器多工作臺同時使用，采用計算機編程實現(xiàn)對激光熱處理工藝過程的控制和管理，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化。 `&-)(#
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應用：隨著大功率CO2激光器的發(fā)展，用激光就可以實現(xiàn)各種形式的表面處理，許多汽車關鍵件，如：缸體、缸套、曲軸、凸輪軸、排氣門、閥座、搖臂、鋁活塞環(huán)槽等幾乎都可以采用激光熱處理。美國通用汽車公司用十幾臺千瓦級CO2激光器，對轉向器殼內(nèi)壁局部硬化，日產(chǎn)3萬套，提高工效四倍；中國采用大功率CO2激光器對汽車發(fā)動機缸孔內(nèi)壁進行強化處理，可延長發(fā)動機大修里程到15萬公里以上；激光熱處理過的缸體、缸套淬硬帶的耐磨性大幅度提高，未淬硬帶可增加儲油，改善潤滑性能。 +8etCx
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缸體激光熱處理設備及生產(chǎn)線激光涂覆與激光合金化工藝相似，但不同的是不另外加入合金，使金屬表面融化隨即冷卻凝固，從而得到細微的接近均勻的表層組織，對于某些共晶合金，還可得到非晶態(tài)表層，具有極好的抗腐蝕性能，例如，在柴油發(fā)動機鑄鐵閥座上進行鉻基表面涂覆，可獲得良好的不銹鋼表面。
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