柱塞泵推力盘激光表面强化

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1、柱塞泵推力盘激光表面强化南华大学机械工程学院毕业设计（论文）1绪论机械零件的失效一直以来都是影响机械使用寿命的罪魁祸首。零件失效可能由于：断裂或塑形变形、过大的弹性变形、工作表面的过度摩擦或损伤、发生强烈的振动、连接的松弛、摩擦传动的打滑等。但大部分是直接或间接地由于零件表面耐磨、耐蚀性极低造成的，在一般情况下，不耐磨零件所占比重更大。已具有整体综合性能的零件，只要在其所需的局部部位施以适当的表面强化处理，提高其耐磨性和耐蚀性，就能显著延长其使用时间。这样，由于使用寿命的增加，而提高了技术经济效益，从而进一

2、步促进了各种表面强化技术的发展，新发展的高能密度表面强化技术更引人注目。高能密度表面强化，是在材料的表面施加极高的能量，使之发生物理、化学变化，以达到强化的目的，其特点是，工序比较简单、过程非常迅速、零件变形较小、生产效率高。激光表面强化是高能密度表面强化技术中的一种主要手段。在一些特定情况下它具有传统表面强化技术或其它高能密度表面强化技术不能或不易达到的特点，这使得激光表面强化技术在表面强化领域内占据了一定的席位。1.1激光表面强化工艺简介1.1.1激光表面强化工艺原理——————————————————

3、—————————————————————————————激光表面强化是快速表面局部淬火工艺的一种高新技术。这种方法主要用于强化零件的表面，可以提高材料及零件的表面硬度、耐磨性、耐蚀性以及强度和高温性能；同时可以使零件心部仍保持较好的韧性，使零件的机械性能具有耐磨性好、冲击韧性高、疲劳强度高的特点。激光硬化可以大幅度提高产品质量，成倍地延长产品的使用寿命，具有显著的经济效益。当激光束照射到材料表面时，激光被材料吸收变为热量，表层材料受热升温。共39页南华大学机械工程学院毕业设计（论文）由于功率集中在一个很小

4、的表面上，在很短时间内即把材料加热到高温，使材料发生固相相变、熔化甚至蒸发。当激光束被切断或移开后，材料表面冷速很快（冷速高达104℃/s），自然冷却就能实现表面强化。根据激光束与材料表面强化作用的功率密度，作用时间及作用方式的不同，可实现不同类型的激光表面强化。1.1.2激光表面强化工艺特点与分类1.激光表面强化的特点（1）激光功率密度大，加热速度快（105～109℃/s）,加热温度高，基体自然冷却速度快（>104℃/s），生产效率高。（2）表面强化层组织细，硬度高，质量好，表面光洁无氧化，具有高的

5、强度、韧性、耐磨性、耐蚀性。（3）热影响区小、工件变形小。———————————————————————————————————————————————（4）可以局部加热，对形状复杂，非对称几何形状的零件及特殊部位均可进行表面强化处理，如盲孔底部、深孔内壁等。（5）整个过程易实现自动控制。（6）无污染，劳动条件好。2.激光表面强化工艺分类激光表面强化技术见图1.1、图1.2。图1.2表示出激光表面强化方法在激光功率密度和作用时间坐标系中所处的位置，这些过程在很大程度上取决于功率密度和辐照时间。激光表面强化技

6、术也存在一些问题，如对反射率高的材料要进行防反射处理，不适宜一次进行大面积处理，激光本身是转换率较低的能源，激光设备价格较高等等。因此，采用激光表面强化技术时，要选择适当的零件、材料和工艺，充分利用其优点，使之成为高效率、高经济效益的方法。共39页南华大学机械工程学院毕业设计（论文）图1.1激光表面强化技术的分类图1.2激光表面强化方法与功率密度及作用时间的关系1.1.3激光表面相变硬化（激光淬火）激光淬火是金属材料在固态下经受激光辐照，表面被迅速加热到奥氏体化温度以上，并在激光停止辐射后快速自淬火得到马氏

7、体组织的一种工艺方法。———————————————————————————————————————————————激光淬火适用于珠光体灰铁、铁素体灰铁、球墨铸铁、碳钢、合金钢、马氏体型不锈钢、铝合金等。钢铁材料激光淬火比传统热处理的组织更细小，硬度提高15％～20％，耐磨性明显提高，见表1.2。在MM200型磨损试验机上测定了4种钢材激光淬火试样的耐磨性并与普通热处理试样对比。结果表明，激光淬火试样的耐磨性比淬火+低温回火试样提高50％左右，比淬火+高温回火试样提高15共39页南华大学机械工程学院毕业设计

8、（论文）倍左右。针盘磨损试验结果表明，SK一5共析钢激光淬火试样比高频表面淬火试样的耐磨性提高1倍。表1.2激光淬火与传统热处理淬火的耐磨性能比较（磨损体积）mm3激光表面硬化与常规的硬化工艺比较，其发展历史很短，但从已取得的效果来看，激光硬化处理工艺是一种具有很多特点的表面硬化处理新工艺。其主要特点有：?材料表面的高速加热和高速自冷。?激光硬化处理后的工件表面硬度高，比常规淬火要高5～20%，可获得极细的硬化层