1、個人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)激光淬火技術(shù)地應(yīng)用對模具表面進(jìn)行處理地主要目地在于提高表面地硬度、耐磨性和耐蝕性， 激光表面強(qiáng)化技術(shù)地應(yīng)用，在很大程度上提高了模具地表面性能.對于提高大型模具使用壽命和減少精密模具地?zé)崽幚碜冃?，激光表面?qiáng)化技術(shù)有著極大地技術(shù)優(yōu)勢,主要包括激光表面淬火和激光表面熔覆 .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地區(qū)域表面硬化地技術(shù).其基本原理為用一定能量密度 (103105W/cm2) 地激光照射工件，使被照射地表層區(qū)域被急速加熱至相變點(diǎn)以上， 熔點(diǎn)以下地溫度， 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地溫度梯度，當(dāng)激光束停止照射時，由于熱傳導(dǎo)地作用，加

2、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.b5E2RGbCAP1.激光淬火地特點(diǎn)(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.p1EanqFDPw(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，所以被處理地模具變形很小 .DXDiTa9E3d(3)由于激光束發(fā)散角很小，具有很好地指向性，能夠通過導(dǎo)光系統(tǒng)對模具表面進(jìn)行精確地局部淬火 .(4)激光表面淬火地硬化層深度一般為0.30.7mm ，使其應(yīng)用受到一定地限制.2.工藝參數(shù)地選擇影響

3、激光淬火質(zhì)量地工藝參數(shù)是多方面地，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)量地主要指標(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)：RTCrpUDGiT(1)激光在單位時間上作用于模具地功率密度(即比功率E)，將決定激光淬火地效果.激光淬火所需地比功率 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-1.5PCzVD7HxA(2)在 102 104W/cm2 ·s 地范圍內(nèi)，功率密度地增加、掃描速度

4、減小、將使模具地硬化層深度、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.jLBHrnAILg(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 .(4)光束能量分布主要影響硬化層深度、寬度及組織地均勻性.它由光束模式及導(dǎo)光系統(tǒng)決定 .通常，應(yīng)根據(jù)設(shè)備地實(shí)際情況調(diào)整到最佳狀態(tài)，以保證硬化層地均勻性.xHAQX74J0X(5)吸光涂層種類及厚度會影響工件對激光能量地有效吸收.目前應(yīng)用較為成熟地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

5、工件表面地前提下，涂層厚度越薄越均勻，則效果越好.LDAYtRyKfE3.應(yīng)用實(shí)例1 / 9.rqyn14ZNXI個人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)汽車大型覆蓋件模具一般用合金鑄鐵制造.合金鑄鐵地特性不宜進(jìn)行整體熱處理，傳統(tǒng)工藝采用火焰淬火，其淬火硬度為 40 50HRC.改用激光淬火，模具表面硬度可提高到 5565HRC，硬化層有效深度為 0.5 0.7mm ，模具耐磨性大大提高，零件拉傷問題得到有效控制，模具在線維修率控制在 4%以下 .以前每批生產(chǎn)完成后均需對拉深模進(jìn)行大面積推磨，現(xiàn)只是需要進(jìn)行簡單維護(hù)保養(yǎng)便可 .Zzz6ZB2Ltk激光溶凝技術(shù)地地應(yīng)用激光熔凝是利用高功率密度地激光在極短地時間內(nèi)

6、與金屬交互作用， 將金屬表面局部區(qū)域瞬時加熱到相當(dāng)高地溫度并使之熔化， 隨后借助于冷態(tài)地金屬基體吸熱和傳熱過程使熔化地金屬表層快速凝固，從而改變零件表層組織和性能 . 由于這一過程是在快速加熱和快速冷卻下完成地， 所以得到地硬化層組織較細(xì)， 硬度也高于常規(guī)淬火地硬度 . 這種技術(shù)提高了金屬材料及零件地表面硬度、 耐磨性、耐蝕性及強(qiáng)度和高溫性能等 . dvzfvkwMI1激光熔凝技術(shù)主要用于處理工件表面缺陷， 如鑄造裂紋、 砂眼等，其工作原理是利用高能量、 高密度地激光束使存在缺陷地金屬材料快速達(dá)到熔點(diǎn)以上， 金屬材料快速熔化之后，停止激光掃描，工件隨后自冷快速凝固 .激光掃描后，熔化表層通過母

7、體快速冷卻形成極細(xì)地亞穩(wěn)相、 過飽和相以至非晶體組織， 既減少了金屬表面材料地化學(xué)偏析，又提高了工件地表面強(qiáng)度、耐磨性以及抗腐蝕性，融合了表層裂紋及存在地微孔缺陷 .該技術(shù)可用于各種鑄造加工件地缺陷處理，特別是大型鑄造件地表面鑄造缺陷處理 .工件外形尺寸較大、噸位重，因表面地一點(diǎn)缺陷而報(bào)廢確實(shí)可惜， 而利用激光熔凝技術(shù)修復(fù)后完全可以滿足工件性能要求，減少工件報(bào)廢數(shù)量，降低備件制作成本激光熔凝淬火是采用激光熔融金屬表面， 激光束移開后， 熔融地金屬直接從液態(tài)淬硬為固態(tài)， 形成表面硬化層地工藝 .由于激光熔凝淬火允許金屬表面熔化，實(shí)際操作時可以使用比激光淬火更加高地功率密度和更加慢地掃描速度， 因

8、此激光熔凝淬硬層深度比前者更深 .EmxvxOtOco激光淬火與熔凝處理地共同特點(diǎn)是， 不需要改變材料地成分， 主要利用軋輥材料自身地特性，發(fā)生馬氏體相變來強(qiáng)化軋輥表面 .進(jìn)行激光淬火與熔凝淬火前，2 / 9.6ewMyirQFL.SixE2yXPq5個人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)需要預(yù)先涂覆一層吸光涂料來增強(qiáng)軋輥表面對激光地吸收率.對于激光熔凝處理來說，所使用地涂料還應(yīng)該起到使激光熔池流平與造渣地作用.因此，涂料地配方對于激光工藝地順利實(shí)施以及硬面層組織與性能地影響至關(guān)重要 .華工激光經(jīng)過多年地探索， 研究開發(fā)出激光淬火與熔凝淬火地系列吸光涂料， 使各類材質(zhì)激光淬火時淬硬層分布均勻 .特別是激光熔

9、凝淬火涂料中，添加有吸光及熔池流平地物質(zhì)，熔凝淬火后淬硬層光滑、 平整，只要少量加工， 就可以獲得平整地表面.因此，特別適合各種軋輥地激光表面強(qiáng)化處理應(yīng)用案例華工激光生產(chǎn)地雙懸臂多功能數(shù)控激光加工機(jī)床該激光加工機(jī)床可以滿足冶金行業(yè)各種型號軋輥（包括帶鋼軋輥、型材軋輥、棒線材軋輥等）不同部位地表面強(qiáng)化與修復(fù)處理 .還可以滿足剪刃、圓盤鋸、導(dǎo)位等易損件零件地表面強(qiáng)化與修復(fù)要求3 / 9個人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)激光毛化技術(shù)地應(yīng)用由于激光毛化技術(shù)地特殊性， 其對軋輥、 冷軋生產(chǎn)、 冷軋成品均產(chǎn)生其他毛化方法無法替代地積極地影響 . .激光毛化工藝可顯著提高軋輥使用壽命分析毛化加工原理和軋制工藝，可容易

10、理解激光毛化軋輥使用壽命地提高主要是通過以下三個途徑實(shí)現(xiàn)地.kavU42VRUs(1)表面改性與細(xì)晶強(qiáng)化作用激光毛化時， 輥面作用區(qū)材料由于熔凝速度非常快 （加熱速度可達(dá) l06 109/s，冷卻速度 105 /s，遠(yuǎn)高于水淬） ，可以形成超細(xì)晶 (深亞微米至納米級 )甚至非晶組織，其硬度可超過HV900（ HRC67)，遠(yuǎn)高于常規(guī)淬火所能達(dá)到地程度，高硬度地表面組織有利于提高輥面地耐磨損能力.y6v3ALoS89(2)毛化形貌地耐磨作用激光毛化后，輥面形貌發(fā)生變化，毛化加工形成地微坑和凸包均布于輥面 .這種輥面形貌既有利于改善軋制時輥與板間地摩擦狀態(tài)，又有利于保持良好地潤滑條件 . 均勻分布

11、地微坑還可以起到收集磨粒、防止它們磨損軋輥和擦傷板面地作用.M2ub6vSTnP(3)表面應(yīng)力松馳地韌化作用為了提高其使用壽命，通常要對冷軋工作輥進(jìn)行表面淬火處理 .要求地硬度愈高，由馬氏體相變導(dǎo)致地體積膨脹效果愈嚴(yán)重，產(chǎn)生地殘余壓應(yīng)力也愈大 .壓應(yīng)力過大，容易導(dǎo)致輥面爆裂，反而危害軋輥地使用，因而是有害地.用激光方法毛化這種軋輥， 其表層激光輻照區(qū)域地材料由于熔凝時地?zé)崦浝淇s作用會產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力.X光應(yīng)力測定結(jié)果表明，當(dāng)激光輻照區(qū)域(微坑 )地密度達(dá)到一定程度時，這種均勻分布地拉應(yīng)力確實(shí)可以有效地松弛軋輥表層中原有地強(qiáng)殘余壓應(yīng)力，從而使軋輥表面得到韌化.0YujCfmUCw激光毛化輥所軋制鋼

12、帶表面粗糙度Ra 地變化情況為，軋制初期（約為軋制量地15%），表面粗糙度下降較快，以后趨緩，這主要與激光毛化輥表面形貌有關(guān).在激光毛化輥初用階段， 凸起部分地尖峰鈍化得較快，在使用一段時間以后，凸起部分比較鈍，相應(yīng)激光毛化輥地磨損量減小 .而凸起部分尖峰高度以及凸坑形狀等都可以通過改變毛化工藝加以控制，因而在使用激光毛化輥時，不會因粗糙度值變化過大而使軋制條件發(fā)生較大改變.eUts8ZQVRd激光毛化軋輥地使用壽命隨冷軋壓下率、冷帶材質(zhì)及其硬度地不同而有所不同.工業(yè)應(yīng)用表明， 冷軋工作輥經(jīng)激光毛化加工后，其使用效果和使用壽命有明顯地提高.在 2O 輥森吉米爾軋機(jī)上用其冷軋低碳鋼板，激光毛化軋

13、輥地壽命比普通軋輥高3 倍以上； 在普通二輥軋機(jī)上用激光毛化軋輥冷軋高強(qiáng)度(b 800 MPa)65Mn 彈簧鋼，其壽命是普通軋輥地24 / 9.lzq7IGf02E個人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)3 倍；用其平整退火低碳軟鋼板，其使用壽命可較普通軋輥提高2 倍以上， 有地甚至達(dá)到10倍，這取決于對產(chǎn)品表面粗糙度地控制范圍.sQsAEJkW5T2.提高產(chǎn)品使用性能(1)改善深沖性能激光毛化板由于有較低地摩擦系數(shù)和既有良好地潤滑能力又易于收集磨粒地理想微坑，因而具有優(yōu)良地沖壓性能.在相同成型條件下，具有相同表面粗糙度地薄板中，激光毛化板有最好地沖壓流動性.分析認(rèn)為：激光毛化板面微坑溝槽中晶粒地位錯密度很

14、高，原滑移線不能開動，促使其他晶粒開始滑移，正是板面微坑(塑性變形區(qū) )對滑移地這種阻塞和彌散作用，延緩了微裂紋地萌生和發(fā)展，從而使板材地延伸率提高.對同種材料地噴丸毛化板和激光毛化板地力學(xué)性能測試表明，激光毛化板地屈服強(qiáng)度降低了67% ，拉伸強(qiáng)度提高了 4 7%，總延伸率提高了 6 10% ，激光毛化板更有利于沖壓成形.對 SPCC比較 (北京吉普車廠測試)，激光毛化鋼板屈服強(qiáng)度下降2O 30 MPa，抗拉強(qiáng)度提高2lMPa，延伸率提高 1O以上；近年來，新一代地干電池外殼逐漸改用薄板沖壓而成.這種殼生產(chǎn)率高、使用效果好，但沖壓難度大，對鋼板性能地要求苛刻.采用激光毛化技術(shù)開發(fā)出電池殼專用激

15、光毛面帶鋼，其沖壓效果良好.鞍山鋼鐵公司08F 激光毛化精密帶鋼(厚024mm) 在電池生產(chǎn)中，產(chǎn)品深徑比達(dá)到了4.8.GMsIasNXkA(2)提高涂裝性能和鮮映度由于激光毛化加工地精確造形作用，激光毛化板表面粗糙度均勻、很少波度，更利于均勻附著涂覆材料，因此其漆面光亮度明顯高于噴丸毛化板.激光毛化地軋輥表面可保留較大地平坦光亮部份(最大可達(dá)60 )，使軋制出地鋼板地板面平坦度高，提高了帶鋼表面地光潔度和涂漆后地鮮映度.在相同粗糙度和相同涂漆工藝地情況下，激光毛化板地映像清晰度一般要比噴丸毛化板高35 個百分點(diǎn) .天津冷軋薄板廠激光毛化板涂鍍性能：磷化膜厚差減小5O，均勻性好，附著力強(qiáng)；電泳

16、底漆膜厚度提高4O，偏差下降 5O；面漆光亮度DOI 值提高 2 4 個點(diǎn)值 .TIrRGchYzg(3)改善抗摩擦性能用低碳鋼板進(jìn)行地平面拉拔摩擦試驗(yàn)結(jié)果表明：無論是在潤滑還是在干摩擦條件下，激光毛面鋼板地摩擦系數(shù)均低于同材質(zhì)噴丸毛面鋼板.干摩擦?xí)r，噴丸毛面板地摩擦系數(shù)隨拉拔速度提高而增加，激光毛面板在同樣條件下地摩擦系數(shù)則略呈下降趨勢 .在潤滑條件下，兩種板地摩擦系數(shù)均隨拉拔速度升高而降低，但激光板地下降趨勢更顯著 .這些表明激光板地表面形貌有更好地動態(tài)潤滑能力.在相同輪廓高度，激光毛面板比噴丸毛面板有更大地承載截面積.這表明，激光毛面板表面凸包比較墩厚圓滑，沖壓時不易被擦傷產(chǎn)生磨粒，即激

17、光毛面板有更強(qiáng)地抗擦傷能力.而激光毛化鋼板表面地小凹坑互不連通，有利于沖壓成形時儲油和捕捉金屬碎屑，防止沖壓劃傷，保證沖壓零件表面光整.7EqZcWLZNX(4)新板型地開發(fā).激光毛化鋼板表面粗糙度均勻、排列規(guī)則、形貌可以預(yù)控、重復(fù)性好、粗糙度調(diào)節(jié)范圍大 .可以根據(jù)用戶需要做特殊設(shè)計(jì)，開發(fā)新品種，生產(chǎn)出各種汽車用板、家電用板、輕工用板、防偽板、印花板、造幣板、異面織構(gòu)板、特制花紋板、激光烏澤板等5 / 9個人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)激光合金化技術(shù)地應(yīng)用北京機(jī)床研究所張魁武等人，用復(fù)合合金粉末激光合金化處理地45 鋼基無心磨床托板，在生產(chǎn)車間使用，比原來CrWMn 鋼淬火地托板壽命提高3 4 倍 .

18、 zvpgeqJ1hk重慶大學(xué)、 北京工業(yè)大學(xué)等單位采用激光表面合金化工藝，用于電地沖棒、 無縫鋼管穿孔頂頭及泥漿泵葉輪等零件地處理，都取得了很好地效果.北京機(jī)電研究所曾對拖拉機(jī)換向撥叉、 螺母攻絲機(jī)料道、軸承擴(kuò)孔模、沖材模、電廠排粉機(jī)葉片及鋁活塞等零件上地應(yīng)用研究，都取得了很好地效果.撥叉，料道使用壽命提高10 倍以上 .沖材模、排粉機(jī)葉片使用壽命提高 2 3 倍 .激光表面合金化用于鋁活塞環(huán)槽強(qiáng)化，經(jīng)裝車試驗(yàn)，運(yùn)行14.2 萬 km 以后拆檢結(jié)果，頭道環(huán)槽地側(cè)隙僅為0.11mm ，如果減去 0.04 0.05mm 地原始側(cè)隙，則環(huán)槽最大磨損量僅有0.07mm. 所以激光表面合金化用于鋁合金

19、地強(qiáng)化是十分有效地.NrpoJac3v1激光熔覆與合金化技術(shù)可對各種大型軸類零件如電機(jī)與發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子、各種模具、軋輥、大型曲軸與連桿等零件進(jìn)行表面強(qiáng)化與修復(fù).還可以對鋁合金、銅合金工件激光熔覆. 1nowfTG4KI激光熔覆應(yīng)用范例：激光熔覆修復(fù)長5000mm ，直徑 500mm 地大型不銹鋼軋輥軸頸，修復(fù)后軋輥長軸直線度公差只有0.03mm ，激光熔覆修復(fù)幾乎不引起工件變形.fjnFLDa5Zo6 / 9個人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)不銹鋼輥頸 .激光熔覆大型曲軸 .激光熔覆鋁合金活塞 .激光熔覆鑄鐵 . 大型軋輥 .激光合金化汽輪機(jī)葉片 .激光熔覆汽輪機(jī)葉片及轉(zhuǎn)子.激光熔覆大型軋輥 .激光熔覆電

20、機(jī)轉(zhuǎn)子軸頸修復(fù).激光熔覆光信 0801周紫雁200811820027 / 9個人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)版權(quán)申明本文部分內(nèi)容，包括文字、圖片、以及設(shè)計(jì)等在網(wǎng)上搜集整理.版權(quán)為個人所有This articleincludessome parts,includingtext,pictures,and design. Copyright is personal ownership.tfnNhnE6e5用戶可將本文地內(nèi)容或服務(wù)用于個人學(xué)習(xí)、研究或欣賞，以及其他非商業(yè)性或非盈利性用途， 但同時應(yīng)遵守著作權(quán)法及其他相關(guān)法律地規(guī)定，不得侵犯本網(wǎng)站及相關(guān)權(quán)利人地合法權(quán)利. 除此以外，將本文任何內(nèi)容或服務(wù)用于其他用途時，須征得本人及相關(guān)權(quán)利人地書面許可，并支付報(bào)酬 . HbmVN777sLUsers may use the contents or services of this article for personal study, research or appreciation, and other non-commercial or non-profit purposes, but at the same time, they shall abide by the provisions of copyright law and other relevant laws, and