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激光淬火

激光淬火技术的优点是只需很少的后续加工,且可以加工不规则的三维工件。由于热输入量很小,工件的变形就很小,减少甚至完全不必再作后续加工。

How laser hardening works

激光淬火属于表面层硬化工艺。只能用于可以硬化的铁基材料。也就是碳素含量超过 0.2%的钢和铸铁。

为了使工件硬化,激光束在大多数情况下将金属表面层加热到接近熔点,即大约 900 至 1400℃。表面达到所需要的温度时,激光束离开此位置,继续向前前进,沿着新进方向持续加热工件表面。在高温的作用下,金属晶格中的碳原子改变其位置(奥氏体化 )。一旦激光束离开某位置,该位置周围的材料就使灼热的表面层很快冷却下来。这种现象称之为“自淬火”。由于快速冷却,金属晶格不会恢复到原始形状,而是产生马氏体。马氏体是一种硬度极高的金属结构。转化为马氏体就能提高材料的硬度。

Turbocharger shaft is laser-hardened

激光束加热工件的表面层。典型的表面硬化深度为 0.1 至 1.5 mm,有些材料达到 2.5 mm 甚至更高。如果要表面硬化深度越大,则周围的体积必须越大,从而可以将热量快速导出,使硬化区可以足够快速地冷却。激光淬火工艺只需相对较小的功率密度。同时,应在同一平面上对工件进行加工。因此,要使激光束可以照射到尽量大的平面上。目前常用的是正方形的照射面。同样,扫描镜组也用于激光淬火工艺,使圆形的光斑的激光束非常快地来回移动。在工件表面形成功率密度基本上均匀的一条线。可以生成宽度最大 60 mm的硬化轨迹。

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