非標(biāo)齒輪加工 | 如何強(qiáng)化齒輪模具激光表面技術(shù)

　　激光相變強(qiáng)化的加熱方向雖然也相同，但表面溫度較高，而且加熱時間相對較長，可達(dá)02~0.25s，使得表層氏體中有更高的碳濃度，有更強(qiáng)的固溶強(qiáng)化效果。激光淬火冷卻方向卻與常規(guī)熱處理相反，是由里及表，里層溫度雖低，但冷卻速度最快，外層溫度雖高，有固溶強(qiáng)化優(yōu)勢，但冷卻速度最慢，雖然里層碳濃度稍低，但畸變強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化更強(qiáng)烈。這樣在硬化層內(nèi)就形成了幾乎不變的硬度值分布。常規(guī)熱處理的冷卻方向是由表及里，表面的冷卻速度最快，由表及里冷卻速度逐漸降低，所以得到了由表及里硬度值下降的梯度分布。

　　齒輪模具激光表面強(qiáng)化技術(shù)，是指在數(shù)控環(huán)境下利用高能量密度的激光束和涂米或熔營材料對齒輪或模且表面進(jìn)行處理改變其表

　　層的組織或成分，實(shí)現(xiàn)表面相變強(qiáng)化或增強(qiáng)性修復(fù)的技術(shù)。

　　激光相變強(qiáng)化的金屬材料學(xué)

　　所謂激光相變強(qiáng)化，是用激光束掃描工件，使工件表層快速升溫到Ac3臨界點(diǎn)以上，受熱層在光斑移開時，由于工件基體的熱傳導(dǎo)作用使溫度瞬間進(jìn)入馬氏體區(qū)或貝氏體區(qū)，發(fā)生馬氏體相變或貝氏體相變，完成相變強(qiáng)化過程。

　　相變強(qiáng)化工藝具有表面質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)，可根據(jù)不同材質(zhì)，工件熱容量大小，以及激光外理工藝參數(shù)的不同，實(shí)現(xiàn)硬度，強(qiáng)化層深度可控。在傳統(tǒng)熱處理工藝中影響強(qiáng)化效果的技術(shù)因素，在激光相變強(qiáng)化中所起的作用發(fā)生了很大變化。

　　1.彌散強(qiáng)化和畸變強(qiáng)化

　　當(dāng)停止激光照射，金尾表面發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。在此工藝環(huán)境下形成的奧氏體，不管是表層，還是里層，奧氏體晶粒都沒有孕育長大的機(jī)

　　彌散的奧氏體晶粒，形成彌散的馬氏體相或貝氏體相，使組織具有晶格強(qiáng)化的同時具有彌散強(qiáng)化效果。而且，在激冷條件下形成的馬氏體晶格，比常規(guī)淬火有更高的缺陷密度。與此同時，殘余體也獲得極高的位錯密度，使金屬材料具有畸變強(qiáng)化效果，強(qiáng)度大大提高。

　　彌散強(qiáng)化和畸變強(qiáng)

　　當(dāng)停止激光照射，金屋表面發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。在此工藝環(huán)境下形成的奧氏體，不管是表層，還是里層，奧氏體晶粒都沒有孕育長大的機(jī)會

　　彌散的奧氏體晶粒，形成彌散的馬氏體相或貝氏體相，使組織具有晶格強(qiáng)化的同時具有彌散強(qiáng)化效果。而且，在激冷條件下形成的馬氏體晶格，比常規(guī)淬火有更高的缺陷密度。與此同時，殘余體也獲得極高的位錯密度，使金屬材料具有畸變強(qiáng)化效果，強(qiáng)度大大提高。

　　2.無氧化脫碳淬火

　　在傳統(tǒng)熱處理中，工件在加熱過程中如沒有保護(hù)措施，便會發(fā)生氧化、脫碳現(xiàn)象，使工件的硬度、耐磨性、使用性能和使用壽命降低。激光相變強(qiáng)化所使用的吸光涂料具有保護(hù)工件表面免遭每化的性能

　　3.激光強(qiáng)化的抗疲勞機(jī)理

　　影響金屬材料抗疲勞性能的原因之一是疲勞裂紋的萌生時間。磨損和疲勞在材料損傷過程中交互促進(jìn)，磨損溝痕可成為疲勞裂紋的萌生點(diǎn)，加諫疲勞到紋的萌生，材料表面出現(xiàn)疲勞梨紋后，表面粗精度嚴(yán)重惡化，腐損也將加劇，激光強(qiáng)化層具有較強(qiáng)的抗塑性變形和抗粘著腐損能力。

　　化工藝技術(shù)

　　1.材料問題

　　齒輪宜采用中碳鋼，不宜采用低碳鋼。如果采用低碳鋼，齒輪的基體將沒有強(qiáng)度保證，降低彎曲疲勞強(qiáng)度。

　　2.原始狀態(tài)

　　齒輪的最佳原始狀態(tài)是調(diào)質(zhì)狀態(tài)，具體操作可與齒輪毛還鍛造后的消除應(yīng)力熱處理相結(jié)合。鍛還正火加高溫回火，獲得齒輪所希望的調(diào)質(zhì)狀態(tài)，是低成本之路。

　　3.掃描方式

　　激光強(qiáng)化步輪的掃描方式主要有周向連續(xù)掃描和軸向分步掃描

　　4齒輪激光強(qiáng)化的預(yù)外理技術(shù)

　　火裂紋，降低表面燒損敏感性，保證激光處理后的齒面精度，增加淬硬層厚度。

　　5.無搭接技術(shù)和離焦差異問題

　　由于齒輪工況要求，齒輪表面硬化層要求沿齒廓合理分布，而齒輪的形狀特殊，另外齒輪節(jié)圓面不能有淬火帶搭接，因此，需要專用寬帶聚焦系統(tǒng)。此外，由于激光束對齒面的照射不能保證齒面不同部位均有相同的離焦量，選擇焦點(diǎn)的照射位置是保證齒面硬度分布合理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。