改善激光淬火硬化层均匀性的研究进展.pdf

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1、《电加工与模具}2010年第4期设计·研究改善激光淬火硬化层均匀性的研究进展冯树强，孙荣敏，李宝灵，温宗胤(1．广西工学院机械工程系，广西柳州545006；2．广西交通职业技术学院，广西南宁530023)摘要：激光淬火硬化层的均匀性是实际生产中重要的评价指标。从实现能量分布的均匀性、不同零部件处理方法的差异性及其选择、变速度扫描3个方面，结合工业应用中注意的问题，综述了改善硬化带均匀性的有效方法，为工业应用提供了参考。关键词：激光淬火；硬化层；均匀性；方法中图分类号：TG174．4文献标识码：A文章编号：1009—279X(201

2、0)04—0048—04EnhancetheHardenedLevelUnifOrmDiscussionFengShuqiang，SunRongmin，LiBaoling‘，WenZongyin(1．GuangxiUniversityofTechnology，Liuzhou545006；2．GuangxiVocationalandTechnicalCollegeofCommunication，Nanning530023)Abstract：AuniformhardenedcaseoflaserHardingisanimportant

3、evaluatingindicatorinpro—ductionpractice．Thepaperprovidesthreewaystoobtainauniformhardenedcase．Itincludestheen—ergydistributionuniformity，givingdifferentkindscomponentsprocessingmethodandchoice，velocityscanningtoprovidetheeffectmethodforindustryapplies．Keywords：laserh

4、arding；hardenlayer；uniform；methods激光淬火也称激光相变硬化，具有处理零件速效果的因素人手，综述实现硬化带均匀性可行的办度快、变形小、硬度高等特点，在工业生产中获得了法，为工业应用提供有价值的参考。广泛应用¨“。但随着科学的发展和技术水平的1光束变换技术实现能量的均匀分布及其提高，人们对零部件提出了越来越高的要求，仅单纯应用地提高零部件淬火硬度已不能满足实际生产发展的需求，尤其是精密零件和特种零件经淬火处理后硬在激光淬火过程中，影响硬化效果的因素很多，化层的均匀性成为评价的重要指标。大体可分为3类"

5、：①激光器件的影响；②基体材料现今对激光淬火的研究多集中在对工艺参数的状态的影响；③淬火过程中工艺参数的影响。其中选择及其与硬化层深的关系上，而对淬火均匀前两项因素在实际工业生产中是不变的定量条件，性的研究很少。一方面是出于使用的初步需求对激因此从可操控性而言，只有第三类影响因素是可实光淬火偏重于硬度的要求；另一方面是由于影响淬时调控的。一般来说，淬火过程工艺参数的选择都火硬度均匀性的因素较多，且不易采取方便易行的是先确定激光功率，然后确定其他工艺参数，对整个方法去控制和改善。本文从分析影响激光淬火硬化工艺而言激光功率也是个恒定的

6、条件，因此要改善硬化层的均匀性，可从选择光斑的模形状和扫描速收稿日期：2010—03—09度着手。基金项目：广西自然科学基金资助项目(0146004)；广西柳州科技攻传统的激光淬火工艺是通过简单聚焦的高斯光关项目(2007020201)；广西科学研究与技术开发计划项束进行连续扫描淬火，得到的硬化带形貌呈明显的目(0815007—1—6)第一作者简介：冯树强，男，1965年生，副研究员。月牙形(图1)。与通常情况下希望达到的均匀硬化一48一设计·研究《电加工与模具}2010年第4期带的愿望有较大差距，其根本原因是光斑中心的能软化的众

7、多问题。在文献[12]中，9CrSi经光束变量较集中且向纵深传递，而边缘能量则流向两侧，致换后产生的矩形光斑进行激光淬火，获得了近乎均使两端的硬化层深度较浅。为了获得均匀的硬化匀的硬化层。文献[13]对CrMo铸铁进行的矩形光层，就要求注入能量在时间和空间上必须是均匀的。斑和圆形光斑两种扫描方式的激光淬火实验表明：采用矩形光束扫描获得的硬化带更加平整均匀。文激光束献[14]对大型汽车模具表面进行硬化处理通过了工艺生产的验证，其硬化后的效果良好。上海海事学院的何芳¨副等通过理论和软件模拟的办法，得到采rlr1r1r1r1L用曲边形光

8、斑比矩形光斑在硬化层深度一定的情况一_r一1_’-一导热1管i_：i向导下均匀性更好的结果(图2)。然而，采用矩形光斑：的激光束进行扫描，只是在二维空问实现了光束能量的均匀分布，而在实际生产中零部件强化部位并非都在同一平面，这样就不能保证所有的零部