激光表面淬火两自由度工作台设计【文献综述】

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激光表面淬火在模具制造中的应用研究

激光表面淬火在模具制造中的应用研究
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Eq u i p me n t Ma n u f a c t u r i n g T e c h n o l o g y No . 3, 2 0 1 4
构 的理 论解 释 。
( 1 ) 在宽带扫描方式下 ,对 4 5 #钢进 行激光表
当工件材料一定 时,淬火后的硬度差异显然 主 要是 由于相变硬 化层 内的晶粒细化程度和平均位错 密度 、 马氏体含量等因素造成 , 这些 因素与激光扫描 作用下工件内部的加热 、 冷却速度及高温段( 奥 氏体 相变温度以上) 维持时间等密切相关 。而这最终还是 取决于激光加工 时的激光功率、扫描速度和光斑 尺 寸等参数 。激光功率和光斑尺寸决定了照射到工件 表面的功率密度 , 扫描速度和光斑尺寸又决定 了光 束在工件表面的作用时间。 依据上文的机理分析知道 : 功率高 , 加热速度快 般能获得较好 的表面机械性能 ,但是如果功率 过 大, 速度 又较慢 , 会使工 件表面熔化 、 烧损 , 硬 度 降
奥氏体是碳在 — F e 中的间隙固溶体 , 晶格类型为面 心立方 , 而珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物 , 珠光体必须通过晶格的重构和碳原子的重新分配才 能转变为奥 氏体 。 加热是一个简单而快捷的手段 , 但 加热 速 度 的快 慢对 奥 氏体 的形 成会 产 生影 响 。一 般 地说 , 加 热 速度 越 快 , 晶粒就 会 越 细小 ; 金 属 内部 原 来 的一些位 错 密度越 高 , 固溶 含碳 量越 高 。 从 理论 上 讲 ,激 光 表 面淬 火 的加 热 时 间 非 常短

积仍保持较低的温度 , 中心仍为未淬火组织 , 即原来 在这里冷却速度是决定相变后马氏体含量及晶 塑性和韧性较好 的退火 、 正火或调质状态的组织 , 可 粒粗细的主要 因素 , 金属液体的冷却速度愈大 , 过冷 以使材料获得外坚内韧的性能 。 度便愈大 , 从而结 晶推动力便愈大 , 也就是结晶倾 向

激光表面淬火的应用

激光表面淬火的应用

激光表面淬火在模具制造业中的应用
3、经激光热处理的 GCr15,轴承钢中的位错密度很高 ,而在残留奥氏体中也有同 样的位错密度,因此,激光淬火能获得超高硬度。
4、对W18Cr4V高速钢进行激光表面淬火,相变硬化层的硬度峰值为HV946,红硬性 比常规淬火高出 80度,经640度回火后硬度峰值达 HV1003,耐磨性比常规热处理
激光表面淬火的应用 5
应用案例
1)发动机缸体(缸套)表面淬火,热轧钢板剪切机刃口淬火,与可 使缸体耐磨性提高同等未处理的刃口相比寿命提高一倍左右; 2)钢坯切割锯片齿部淬火,65Mn材料表面硬度达50HRC;
激光表面淬火的应用 5
应用案例
3)机床导轨淬火,大幅度提高表面硬度和耐磨性; 4)齿轮齿面淬火,提高接触疲劳强度及耐磨性; 5)发动机曲轴的曲颈和凸轮部位局部淬火; 6)各种刀具刃口激光淬火。
激光表面淬火在模具制造业中的应用
激光表面热处理是一种周期短,无污染,无噪声的绿色热处理工艺,为提高 模具使用寿命创造了有利条件,并取得了较为可观的经济效益。 1)10钢激光淬火,其表面硬度大幅度提高,可以达到HV700,而常规
淬火的低碳马氏体硬度只有380HV;
2)对Cr12模具钢进行激光淬火,晶粒明显细化,经金相分析,该 材料原始组织的晶粒度为12级,而经激光淬火硬化后为15级;
提高1~2.8倍,刀具的切削性能提高2倍以上。
课程小结
1.激光表面淬火的优势。 2.激光表面淬火的应用很广泛。
作业布置
1、激光表面淬火有什么优势? 作业 2、简述激光表面淬火的应用。
感谢您的观看!
大型齿轮的激光表面淬火
1
激光表面淬火的应用 2
激光表面淬火特别适合高精度要求零件的表面热处理。

综述论文样板--激光技术的应用研究进展

综述论文样板--激光技术的应用研究进展

激光技术的应用研究进展李永强(广东海洋大学理学院广东湛江524088)摘要:随着社会的发展,工业农业各条的技术,都有了长足的进步,而在各个领域上激光技术一直处于各行各业的最高端,引领着各行业的发展。

本文概述了激光技术在军事、工业、医学、农业等领域的应用研究进展。

关键词:激光技术、军事、工业、医学、农业前言:激光于1960年面世,是一种因刺激产生辐射而强化的光。

这种光能量很强,甚至可用作切割钢板。

激光技术就是各个领域应用激光而产生的一系列技术,激光技术是各个行业上的顶尖技术,各国对激光技术的研究都给予最重视、最严肃和严谨的态度[1]。

本文对激光技术在军事、工业、医学、农业等领域的应用研究做简要的介绍。

一、激光技术在军事上的应用激光技术在军事上的应用主要是利用激光方向性强、单色性好、高亮度和高度的时空相干性特点实施常规打击、侦察与反侦察、精确制导、保密通信、姿态定位分析以及航空航天中的点火推进控制燃烧等。

在攻防方面,占主动权的进攻更具优势,因此,激光在军事上最吸引人的应用莫过于激光武器。

激光武器是指利用激光束直接摧毁目标或使之失效的定向武器,主要由激光器、精密瞄准跟踪系统和光束控制与发射系统等部分组成。

激光武器以其攻击速度快、转向灵活、可实现精确打击、不受电磁干扰等优点倍受青睐。

根据作战用途的不同,可分为战术激光武器和战略激光武器。

战术激光武器是利用激光作为能量,发出很强的激光束来打击敌人。

这种武器能够象常规武器那样直接杀伤敌方人员,使某些光电测量仪器的光敏元件损坏甚至失效,击毁坦克、飞机等;打击距离可达20km,主要代表有激光枪和激光炮。

战略激光武器是指可攻击数千公里之外的洲际导弹、太空中的侦察卫星和通信卫星等的高能激光武器,例如,在1975年11月,美国的两颗监视导弹发射井的侦察卫星在飞抵西伯利亚上空时被前苏联的“反卫星”陆基激光武器击中,并变成“瞎子”。

在著名的英一阿马岛战争中,英国就曾经使用激光武器对付阿根廷飞机而机毁人亡.因此,高能激光武器有望成为未来高科技战争中夺取空间优势的杀手锏武器[2]。

数控激光加工机床技术文献综述

数控激光加工机床技术文献综述

数控激光加工机床技术摘要:本文介绍了数控机床的发展、数控激光雕刻机的加工原理、加工影响因素、组成及常见故障等内容。

通过这些对数控激光雕刻机有一个大致的了解,为设计做准备。

关键词:数控,激光加工前言数控机床是一种装有计算机数字控制系统的机床,数控系统能够处理加工程序,控制机床自动完成各种加工运动和辅助运动。

与普通机床相比,数控机床能够自动换刀,自动变更切削参数,完成平面、回旋面、平面曲线和空间曲面的加工,加工精度和生产率都比较高,因而应用日益广泛。

它可以帮助人类完成很多危险、繁重、重复的体力劳动。

[1]数控技术是现代科学技术高度集成和交融的产物,它涉及机械、控制、电子、计算机、人工智能、知识库系统以及认识科学等众多学科领域,是当代最具有代表性的机电一体化技术之一。

人类文明的发展、科技的进步已和数控机床的研究、应用产生了密不可分的关系。

为了适应社会的需求,各院校都比较重视数控技术和控制技术等课程在机械设计及其自动化专业的开设,使培养的学生懂得数控机床设计方面的技术。

经过50多年的发展,现代数控技术在工业、农业、国防、航空航天、商业、旅游、医药卫生、办公自动化及生活服务等众多领域获得了越来越普遍的应用。

数控技术,尤其是数控激光加工技术的不断进步与创新,使整个制造业乃至整个社会都发生了和正在发生着翻天覆地的变化。

数控技术可以从某个角度折射出一个国家的科学水平和综合国力[4][11]。

由于社会的需求,造就了一批从事设计、开发和使用数控加工机床的高级人才。

而设计和开发的基础是对机械系统和控制理论等的理解和掌握,才能较好的使用其中的资源来进行设计。

故此本文介绍了数控激光雕刻机设计的基本理论,描述了数控激光雕刻机设计的基本内容,然后再介绍数控激光雕刻机常见故障方面的知识,使学生既懂得怎样设计一个数控激光雕刻机,同时能熟练排除机床故障。

1.数控机床的发展20世纪40年代末,美国开始研究数控机床,1952年,美国麻省理工学院(mit)伺服机构实验室成功研制出第一台数控铣床,并于1957年投入使用。

激光强化毕业设计任务书讲解

激光强化毕业设计任务书讲解

毕业论文任务书
3、课题任务进度安排
1.2014年6月26日〜2014年7月7日:调研和收集资料(主要参考文献),确定课题, 下达任务书;
2.2014年7月7日〜2014年9月12日):根据任务书,完成开题报告;
3.2014年9月12日〜2014年10月10日):完成激光对模具钢表面热处理等相关试验;(1)模具试块准备;(2)采用激光器对模具表面进行热处理;(3)制备金相分析试样;
4.2014年10月10日〜2014年10月20日):对试样进行测试,与没有进行处理的模具试样进行对比,分析处理前后试样的组织、性能变化规律;
5.2014年10月20日〜2014年10月30日):撰写毕业论文,制作毕业答辩幻灯片;
6.2014年10月30日〜2014年11月5日):毕业答辩,材料汇总。

教研室主任意见:
教研室主任(签名):。

文献综述

文献综述
纳米表面工程是以纳米材料和其他低维非平衡材料为基础 ,通过特定的加工技术、加工手段 ,对固体表面进行强化、改性、超精细加工 ,或赋予表面新功能的系统工程。
纳米技术汇集了电子、机械、材料 、制造、测量以及物理、化学和生物等高新科学技术群体学科 ,其学科范围可划分为纳米物理学、纳米材料学、纳米化学、纳米电子学、纳米生物学、纳米机械学、纳米测量学和 以上各种技术的相互交叉而形成的各种新型学科或科学。
⑶.可以简化模具制造加工工艺和热处理工艺 ,降低生产成本。
⑷.可用于模具型腔表面的纹饰 ,以提高制品的档次和附加值。
⑸.可用于模具的修复等再制造工程。
7.其它模具中的先进制造技术:
模具设计文献综述
一.绪论:
在现代机械制造业中,模具工业已成为国民经济中一个非常重要的行业, 许多新产品的开发和生产, 在很大程度上依赖于模具制造技术,特别是在汽车、 轻工、 电子和航天等行业中尤显重要。模具工业发展的关键是模具技术的进步,模具技术又涉及到多学科的交叉。模具作为一种高附加值和技术密集型产品, 其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一。世界上许多国家, 特别是一些工业发达国家都十分重视模具技术的开发, 大力发展模具工业, 积极采用先进技术和设备, 提高模具制造水平, 已取得了显著的经济效益。美国是世界超级经济大国, 也是世界模
图 2 有限元模拟的一般过程
3.高速数控加工技术:
数控加工技术是机械加工技术、微电子技术 、监控检测技术、计算机技术、自动控制技术等多种学科的集成 ,是一门新兴而又发展十分迅速的高新技术。高速数控加工技术一般包括高速数控切削及高速数控磨削、高速加工刀具系统、基于 自动化数控编程等。
⑴.高速数控切削及高速数控磨削:

激光表面淬火工艺对表面硬度影响实验研究

激光表面淬火工艺对表面硬度影响实验研究

【10】 第40卷 第8期 2018-08激光表面淬火工艺对表面硬度影响实验研究Experimental investigation of influence of the laser surface quenching process on the surface hardness刘庆刚1,郭彦书1,于新奇1,刘 麟2LIU Qing-gang 1, GUO Yan-shu 1, YU Xin-qi 1, LIU Lin 2(1.河北科技大学 机械工程学院,石家庄 050018;2.常州大学 机械工程学院,常州 213164)摘 要:采用激光表面淬火工艺可以有效提高金属材料表面层的硬度和耐磨性,可以在表面层形成残余压应力,从而提高材料的抗疲劳性能。

采用实验方法研究激光束的直径、移动速率、功率等对表面淬硬层深度及硬度的影响,具有一定的意义。

实验结果表明,当激光光斑直径和扫描速度不变时,表面最大硬度随着激光功率的增加先增加后降低,存在一个最佳功率值;当其他参数不变时,在一定范围内淬硬层的深度随着扫描速度的增加而降低;两道扫描路径之间的搭接区域硬度较小,且存在较小的残余拉应力,是整个结构的薄弱环节。

关键词:激光;表面淬火;硬度中图分类号:TG16 文献标识码:A 文章编号:1009-0134(2018)08-0010-03收稿日期:2018-02-09基金项目:国家自然科学基金项目(51602021)作者简介:刘庆刚(1981 -),男,河北邢台人,副教授,博士,主要从事机械装备结构设计与强度分析方面的教学与 研究工作。

0 引言激光表面淬火可以大幅度提高金属表面的硬度和耐磨性,并使金属表面处于残余压应力状态,提高金属的耐疲劳性能,是一种常见的金属表面强化工艺[1~4]。

影响激光表面淬火的主要工艺参数包括光斑直径、激光功率、扫描速度等[5~8]。

本文主要通过实验测试的方式,研究上述参数对激光表面淬火后表面层硬度、淬硬层深度以及表面残余应力分布的影响,具有一定的意义。

科技成果——激光淬火、合金化和堆焊的表面处理工艺和设备

科技成果——激光淬火、合金化和堆焊的表面处理工艺和设备

科技成果——激光淬火、合金化和堆焊的表面处
理工艺和设备
所属国家白俄罗斯
所属机构白俄罗斯国立技术大学科技园
白俄罗斯国立技术大学成立于1920年,是白俄罗斯一所有悠久历史的的高等教育机构,是白俄罗斯规模最大、最富盛名的学校之一,同时也是前苏联著名四大理工大学之一。

该校其众学科中生物工程、信息技术、国际标准化及商品检验、生态学、工业经济等专业在欧洲及全世界都占有领先地位。

该校是欧洲大学联合会的成员之一。

成果简介
使用带自适应光学系统的光纤激光束可以保证表层超高的加热和冷却速度。

技术方案可以按激光光斑截面控制能量分配。

可以对不同的钢和合金制件进行强化处理,不会破坏表面的粗糙度。

目前该工艺和设备已应用到白俄罗斯许多大型汽车和拖拉机制造企业,用于硬化处理零部件和设备。

在白俄罗斯和俄罗斯受工艺专利保护。

技术指标
耐磨性提高2-4倍
淬火层深度为0.3-1毫米
激光合金层厚度0.3-0.5毫米
合作方式技术开发、技术工艺改造、激光强化工艺的交钥匙工程、提供设计和设备供货、订单生产。

激光淬火知识点总结

激光淬火知识点总结

激光淬火知识点总结激光淬火的工艺原理激光淬火是利用激光束高能量的瞬时性加热,使材料表面迅速升温到过温度,然后通过冷却淬火,使表面层产生相变,从而获得高强度、高硬度和高耐磨性。

激光淬火的工艺原理包括以下几个方面:1. 光热效应:激光束对材料表面的能量聚焦,使材料表面温度迅速升高,达到相变温度以上,造成局部的超淬质组织。

2. 瞬时性:激光淬火的加热时间极短,热输入高能量密度,迅速升温和降温,形成高强度和高硬度表面。

3. 相变效应:激光加热后迅速冷却,形成奥氏体和马氏体的相变,产生高强度和高硬度的组织结构。

激光淬火的设备激光淬火的设备一般包括激光器、光学系统、工件夹持系统和工艺控制系统等部分。

激光器是激光淬火的关键设备,激光器的类型通常有固体激光器、气体激光器和半导体激光器等。

光学系统用于对激光进行聚焦和整形,使激光能量能够集中到工件表面,工艺控制系统用于对激光加工参数进行实时监控和调节,以实现激光淬火工艺的精确控制。

激光淬火的工艺控制激光淬火的工艺控制包括激光参数、工件预处理、冷却介质和淬火温度等方面。

激光参数包括激光功率、激光脉冲宽度、激光脉冲频率等,这些参数对激光加工过程中的温度分布和物相变化有重要影响。

工件预处理包括表面清洁和除氧化层等,保证激光在工件表面有效加热,冷却介质包括气体、液体或固体,用于对加热后的工件进行迅速冷却,以稳定组织结构和性能。

激光淬火的应用激光淬火广泛应用于工具、模具、轴承、齿轮、汽车零部件等金属材料的表面强化和改性处理,获得高硬度、高耐磨性和高疲劳强度的表面层,提高材料的使用寿命和性能。

同时,在航空航天、船舶制造和兵器装备等领域也得到了广泛的应用。

激光淬火的发展趋势随着制造业对材料性能要求的不断提高,激光淬火作为一种先进的表面强化处理技术,具有广阔的应用前景。

激光淬火的发展趋势主要包括以下几个方面:1. 高能激光源和光学系统的发展,提高激光淬火的加工效率和加工质量。

2. 激光参数的精确控制和优化设计,获得更高的淬火效果和性能提升。

复杂形体激光表面淬火设备改进设计研究

复杂形体激光表面淬火设备改进设计研究

复杂形体激光表面淬火设备改进设计研究作者:郑道友来源:《科技视界》2014年第26期【摘要】通过在激光头处增设了两个定位测距头,实时测出激光束的反射角,在控制系统中建立激光束反射角与输出功率之间的关系,实时监控反射角的变化情况,及时改变输出功率,以此弥补激光束反射影响形体表面淬火硬度均匀性差的难题。

【关键词】激光淬火;反射角;复杂形体;淬火质量0 前言随着科技的进步以及应对市场的需求,现代产品结构日趋复杂,对表面淬火质量的要求也越来越高,传统的表面淬火技术难以适应社会发展的需求,表面淬火技术已成为现代制造业的技术瓶颈之一。

高频淬火是目前零件表面硬化处理最常用的一种方法,它是将工件置于淬火圈中迅速加热、快速冷却的一种热处理工艺,提高零件表面硬度,而内部仍保持很好的韧性[1]。

但高频淬火只局限于一些对工艺要求不高、精密度低的零件,对于零部件形状的较为复杂的零部件,其淬火效果往往达不到规定的要求,成为现代制造业的一大难题,激光淬火技术的出现为解决该难题带来曙光[2]。

激光淬火是将高能量的激光光束照射在待淬火的工件表面,在激光束照射区域内的工件表面瞬间被加热到相变温度,并通过空冷使得表面产生高硬度的马氏体组织。

激光淬火技术理论上能够弥补高频淬火对复杂形体的不足,但是在实际淬火过程中,由于某些形体表面较为复杂,影响激光淬火的因素很多,而且相互制约,激光淬火后的产品质量也存在部分缺陷,如激光束距离物体表面太近,将导致表层温度过高,其组织会发生相应的变化,从而影响淬火的质量;反之,若激光束距离物体表面太远,则温度达不到淬火的要求,也会影响淬火的质量。

此外,激光的输出功率的波动也是一个极为重要的因数,也将影响淬火的最终质量。

为了达到最佳的激光淬火效果,传统的做法是在淬火前把激光束到工件表面的距离调节为恒定值,同时让激光输出功率也保持稳定,这种工艺方法对于平面或圆柱面等形状较为规则的形体是可行的,对于形状较为复杂的形体,当激光束照射到形体表面时,一部分激束被反射出去,且反射量的大小是随着反射角度的改变而变化的,激光发射多了,吸收自然少了,工件表面加热的温度就低,而且吸收能量和工件表面温度也时刻在波动,这种情况导致工件表面的淬火硬度均匀性差,影响淬火质量。

激光表面淬火三自由度工作台设计【文献综述】

激光表面淬火三自由度工作台设计【文献综述】

毕业设计开题报告机械设计制造及自动化激光表面淬火三自由度工作台设计1 激光表面淬火设备研发的目的和意义在我国对于激光热处理设备的研究还尚未成熟,激光热处理技术的应用很不普遍,主要是人们对激光技术的应用,还存在不同程度的神秘化和偏见。

即使想去运用这套技术,却也在设备问题上止步,因此应尽快把激光热处理技术及其相应设备的科研成果,特别是激光表面淬火技术,面向经济、面向市场、面向全社会,主要是为工业企业服务,不断推广,扩大其应用,有着巨大的研发价值。

激光相变硬化[1]又称激光淬火,它通过具有够功率密度的激光束,快速加热金属表面,使其达到相变温度以上,金属材料内部则保持冷态。

在停止加热后,内部金属迅速传热,使表层金属急剧冷却,从而达到淬火的目的。

由于金属是良导体,材料基体的热扩散作用作用区温度迅速下降,从而使材料表层经历了一个与常规淬火相似的热循环过程,通过控制作用激光的功率、功率密度分布、激光作用时间(扫描速度)等参数,可以改变热循环,从而完成材料表层的激光淬火工艺。

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。

作为一种波长一定,方向性极强的电磁波来说,激光与淬火[2,3]的两个技术的结合堪称一种完美,不管从宏观还是微观上解释都大大提高提高金属材料的力学性能。

例如:提高工件的耐磨性和硬度,提高弹性极限,综合力学性能等。

改变改变某些金属钢的力学性能和化学性能。

如不锈钢的耐蚀性,增加磁钢的永磁性。

李刚,况军等在对GCr15钢表面激光淬火的组织与性能研究[4]是表面GCr15钢主要用于制造滚动轴承、滚珠、轴套和模具等,由于工作环境差,工件的抗疲劳性能、耐磨性能和耐蚀性能经常不能满足实际生产的需要,激光淬火具有能量密度高、加热时间短、可表面局部淬火、易控制、畸变小等优点,激光淬火处理的主要目的是获得淬硬组织以改善表面性能。

还有花银群等在对40Cr钢表面激光复合强化机理研究[5]中表明,对40Cr 钢进行激光淬火后,表面发生了明显的塑性形变,表面粗糙度明显降低,其强化区表面硬度明显提高,表面表层残余应力得到了大幅提高,可以大幅提高受力复杂零件的抗疲劳寿命和耐磨性。

二自由度工作台论文 中英文摘要

二自由度工作台论文 中英文摘要

面向LED封装的XY二自由度的工作台的设计学生姓名:贾辰光班级:0782052指导老师:张绪坤摘要:现代LED封装技术的发展基于数控技术,数控技术和数控机床理所当然的成为制造业关注的焦点。

工作台作为被控对象,通过伺服电机实现精密定位,是数控机床不可或缺的部分。

本文以设计面向LED封装的高速、高精密度工作台为目标,以机械动力学理论知识为基础,深入的研究了十字型高速、高精密度定位平台。

完成的工作有伺服电机的选型和对工作台机械部件进行选型设计,其中机械部件的选型设计主要包括滚珠丝杠的选型、滚动导轨的选型、轴承和联轴器的选型及主要主要支撑部件的外形设计,确保工作台的定位精度为mm±,重复定位精度为016.0300/±0.015mm。

关键字:工作台滚珠丝杠副直线滚动导轨副指导老师签名:Two spends XY being geared to the needs of LEDencapsulation to liberty working tableStudent name: JiaChenguang Class: 0781052Supervisor: ZhangXukunAbstract:The development of modern LED encapsulation technology is based on numerical control technology, the numerical control technology and CNC machine , as a matter of course has become the focus of attention of manufacturing industry. As the controlled object ,Workbench realize precision positioning through servo motoring, which is an integral part of the nc machine tools.Taking the high-speed and high -precision workable of LED encapsulation as object and mechanical dynamics theory knowledge as basis, this paper researches the cruciformed high-speed, high precision positioning platform thoroughly. The work finished includes the lectotype of servo-actuator and design of mechanical part workbench, in which the type selection of mechanical components includes the selection of ball screw ,rolling guaid ,bearing and coupling , and the configuration design of main propping components to ensure the positioning accuracy of worktable for mm 300/016.0 , repositioning precision for 0.015 mm.Keywords: workbench ball screw linear rolling guide viceSignature of supervisor:。

激光表面淬火的应用领域

激光表面淬火的应用领域

激光表面淬火的应用领域激光表面淬火技术原理激光淬火,也称激光热处理、激光硬化,即利用聚焦后的激光束快速加热金属材料表面,使其发生相变,形成马氏体淬硬层的一种高新技术,分为激光相变硬化、激光熔凝硬化和激光冲击硬化三种工艺方法。

技术特点1.激光淬火马氏体晶粒更细、位错密度更高,硬度更高,耐磨性更好。

2.变形极小,甚至无变形,适合于高精度零件处理,部分场合可作为材科和零件的最后处理工序。

3.无需回火,淬火表面得到压应力,不易产生裂纹。

4.如工柔牲好,适用面广,可方便地处理大尺寸工件和沟、槽、深孔、内孔、盲孔等局部区域。

5可根据需要调整硬化层深浅。

6.硬度梯度非常小,硬度基本不随激光硬化层深变化而变化。

7.适合的材料广泛,包括各种中高碳钢、工具钢、模具钢以及铸铁材料等。

8.加工过程自动化控制,工期短,质量稳定。

9.低碳环保,无需冷却介质,无废气废水排放。

技术参数适合材质:各类中高碳钢、铸铁淬火硬度:一般可比感应淬火高1-5HRC淬火深度:0.1-1.2mm应用领域激光淬火技术解决了许多常规热处理工艺无法解决的难题,已大量应用于冶金、汽车、模具、五金、轻工、机械制造等行业。

适合各类型零件的热处理:1.难以进入热处理炉的大型工件。

2.仅需对沟、槽、孔、边、刃口等局部表面进行热处理的工件。

3.常规热处理工艺难以处理到的部位。

4.对热处理变形量要求高的精密零件。

5.铸铁工件表面的热处理。

6.常规热处理工艺易产生裂纹的零件。

7.常规热处理工艺达不到硬度要求的零件。

模具钢激光淬火技术及应用模具钢激光淬火技术,是利用聚焦后的激光束快速加热钢铁材料表面,使其发生相变,形成马氏体淬硬层的过程。

模具钢激光淬火的功率密度高,冷却速度快,不需要水或油等冷却介质,是清洁、快速的淬火工艺。

与感应淬火、火焰淬火、渗碳淬火工艺相比,激光淬火淬硬层均匀,硬度高(一般比感应淬火高1-3HRC),工件变形小,加热层深度和加热轨迹容易控制,易于实现自动化,不需要象感应淬火那样根据不同的零件尺寸设计相应的感应线圈,对大型零件的加工也无须受到渗碳淬火等化学热处理时炉膛尺寸的限制,因此在很多工业领域中正逐步取代感应淬火和化学热处理等传统工艺。

激光表面淬火讲解

激光表面淬火讲解

激光表面淬火特点
无需冷却介质
加热:高功率密度:103~105W/cm2 淬硬层:0.1-0.8mm 硬度高、耐磨性好(↑50%) 复杂件的拐角、沟槽、深孔等
金属材料与热处理
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
激光表面淬火应用
应用于缸体、缸套、曲轴、凸轮轴、活塞环等。
如:38CrNi3MoV炮管内膛的激光热处理。
职业教育材料成型与控制技术专业教学资面淬火
主讲教师:马安博 西安航空职业技术学院
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
激光表面淬火
激光表面淬火定义
利用高能量密度的激光对工件表面进行加热的方法 称为激光表面淬火。
金属材料与热处理
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
金属材料与热处理

激光淬火调研报告

激光淬火调研报告

激光淬火调研报告1. 调研目的本次调研旨在对激光淬火技术进行深入调查研究,了解其在材料处理领域的应用情况、优势和限制,为相关企业和研究机构提供参考意见。

2. 调研方法本次调研采用文献研究和实地访谈相结合的方法。

通过查阅相关文献,了解激光淬火技术的原理和工艺参数。

同时,与行业内的专家进行面对面的访谈,深入了解激光淬火技术的实际应用情况。

3. 激光淬火技术概述激光淬火是一种新型的材料表面改性技术,利用激光的高能量和高密度,将材料表面部分加热至高温状态,然后通过快速冷却使其迅速淬火,以提高材料的硬度和强度。

4. 激光淬火技术的应用领域4.1 汽车制造业激光淬火技术在汽车制造业中得到广泛应用,特别是在发动机零部件和传动系统零部件的制造过程中。

通过激光淬火,可以提高零部件的耐磨性和疲劳寿命,提高整车的可靠性和性能。

4.2 机械制造业激光淬火技术在机械制造业中的应用主要集中在模具制造和刀具制造方面。

通过激光淬火,可以提高模具和刀具的硬度和耐磨性,延长使用寿命,提高生产效率。

4.3 航空航天工业激光淬火技术在航空航天工业中的应用主要体现在航空发动机和航天器零部件的制造过程中。

通过激光淬火,可以提高零部件的耐高温性能和抗疲劳能力,提高航空航天器的安全可靠性。

5. 激光淬火技术的优势和局限性5.1 优势5.1.1 高硬度: 激光淬火技术可以显著增加材料的硬度,提高抗磨损和抗冲击能力。

5.1.2 表面质量好: 激光淬火技术可以使材料表面得到很好的改善,提高表面光洁度和平整度。

5.1.3 加工效率高: 激光淬火技术具有非常快的加热和冷却速度,可以大大提高生产效率。

5.2 局限性5.2.1 适用材料有限: 激光淬火技术对材料的选择有一定限制,只适用于某些特定类型的金属材料。

5.2.2 需要精密控制: 激光淬火技术对加工参数的精确控制要求较高,操作难度较大。

5.2.3 设备投资较高: 激光淬火设备的投资较高,对企业的资金压力较大。

文献综述-激光加工

文献综述-激光加工

关于激光加工技术的文献综述*摘要:激光是20世纪的重大发明之一,因其具有单色性、相干性和平行性,特别适用于材料加工,激光加工是激光应用最有发展前途的领域。

本文主要论述了激光加工技术的发展历史、应用原理、关键技术、发展趋势及前景。

关键词:激光加工,历史,原理,技术,前景激光是最重大的发明之一,具有巨大的技术潜力。

它具有强度高、方向性好、单色性好的特点,因此特别适合进行材料加工。

[1]激光先进制造技术是最为广泛和活跃的激光应用领域之一,具有柔性、高效、高质量等综合优势,可应用于从计算机芯片到大型飞机、航空母舰等几乎所有的加工制造领域,在减量化、轻量化、再制造、节能、环保等方面发挥越来越重要作用。

[2]1.发展历史1960年,梅曼(T·Maiman)发明了第一台红宝石激光器,标志着量子光学由理论发展到技术工程。

1964年,帕特尔(C.Patel)发明了第一台CO2激光器;1965年,贝尔实验室发明了第一台YAG激光器。

1968年后高功率CO2激光器发展迅速,1971年出现了第一台商用1 kWCO2激光器。

激光加工用于工业生产,首先要有可靠稳定的、光束能量可调的、光束模式合适的激光器。

70年代初,Y AG激光器开始作为微型件切割、焊接的重要光源,并逐步在生产中得到应用,如电子工业中的各种焊接、切割、退火及钟表行业中的打孔等。

70年代后期,电子、钟表工业中出现了正规的激光加工工艺。

尤其是集成电路的发展,迫切需要采用激光加工工艺提高其加工效率与质量,也助推了新的激光加工工艺的产生、发展和应用。

80年代,激光器质量又有了提高,其输出功率大幅提高:CO2激光器由几千瓦发展到上万瓦,Y AG激光器由几百瓦发展到数千瓦;这些激光器均实现了连续运行和脉冲运行的工作方式;激光的模式从多模输出发展到基模或接近基模输出;光束发散角也达到几个毫弧度。

这样就更进一步推动了激光加工技术的普及与应用。

近年来,光纤激光器在技术上取得了巨大的发展,与传统的固体激光器相比较,具有很大的输出功率,光束质量好,转换效率高,柔性传输良好,使得光纤激光器在激光材料加工中具有很大吸引力。

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毕业设计开题报告机械设计制造及自动化激光表面淬火两自由度工作台设计1激光表面热处理设备研发的背景及意义激光热处理设备的发展始终服从于优质、高产、低消耗的普遍市场规律,近代气候和环境的热点又把节能减排提到了各行各业的日程。

汽车、航空、电力工业对其产品和零部件提出了更高的质量、质量均匀性和延寿要求,从而对激光淬火技术和设备也提出更大挑战。

从热处理生产用户角度,希望激光热处理设备能更便宜,使用更长时间,可靠性更高,故障率更低,废品率接近于零,工辅材料更省,从而能充分降低生产成本,保证高的利润率[1]。

激光淬火技术已在许多方面显示了其技术和经济上的优势,世界各国都十分重视在这一方面的研究,并已经在生产中广泛应用,以美国为例。

目前,美国正在开~展飞机重载齿轮激光硬化工艺研究,以取代渗碳淬火化学热处理,激光硬化的齿轮包括直升飞机辅助动力装置的行星齿轮和飞机主传动装置的传动齿轮。

由于用激光硬化后的飞机重载齿轮不需最后研磨,故可以大大降低生产成本,提高生产效率。

激光淬火在工业上越来越被广泛的应用。

发动机缸体表面淬火[2],可使缸体耐磨性提高3倍以上;热轧钢板剪切机刃口淬火,与同等未处理的刃口相比寿命提高了一倍左右;而且激光表面淬火还应用在机床导轨淬火、齿轮齿面淬火、发动机曲轴的曲颈和凸轮部位局部淬火以及各种工具刃口激光淬火。

周建忠,花银群等[3]在其球铁曲轴激光淬火强化技术研究中,介绍了曲轴激光淬火强化系统,探讨了各种因素对球铁激光强化性能的影响,指出其在工程应用中所要解决的主要问题。

同时研究结果表明,球铁曲轴经激光淬火强化后,能获得较高的表面硬度和残余压应力,从而有效的提高和改善曲轴的使用寿命。

随着科技的发展,激光淬火技术在各个领域都有一定的运用及应用。

同时激光淬火技术也越来越成熟,也在各个行业发挥了其不可磨灭的作用。

激光技术在不断的发展,其工艺设备及其工艺参数都在不断的优化当中,其在发展过程中不断的与其它先进技术结合在一起,从而更好的发挥了激光淬火技术的重要及其先进性。

张连宝,李俊等[4]在其研究中,建立的工艺优化设计模型具有较好的可靠性,其将神经网络与遗传算法的混合智能技术引入激光淬火领域,为解决激光淬火工艺优化设计问题提供了一条先进、合理的途径。

在此时设备的发展也就显得特别的重要。

我国激光热处理装备相对落后,激光热处理行业是近些年随机械工业的发展取得了较快速的发展,但激光热处理设备更新落后于行业的发展。

在激光热处理设备制造方面,大量的先进热处理装备仍需进口,特别是先进的传感器方面,其技术水平仍相对落后。

先进节能保温材料应用普及率还相对较低,热处理辅助材料发展较慢。

近些年来,引进了国外一些先进激光热处理装备生产技术,但国内在激光热处理设备设计、装备模块化方面尚未掌握核心技术。

对于设备的开发与研究具有至关重要的意义,对激光淬火技术的发展提供了最基本的保障。

2 激光表面淬火技术的特点激光淬火又称为激光相变硬化[5,6],是指以高能密度的激光束照射工件表面,使其需要硬化部位瞬间吸收光能并立即转化为热能,从而使激光作用区的温度急剧上升形成奥氏体,经随后的快速冷却,获得极细小马氏体和其他组织的高硬化层的一种热处理技术。

由于激光淬火的各种工艺的特殊性,与其它传统表面强化技术相比有如下一些特点[7—10]:(1)极快的加热和冷却速度激光表面淬火时加热速度可达( 104 ~ 106 ) ℃/ s ,冷却速度可达(106~108) ℃/ s。

比感应加热的工艺周期短,通常只需要0.11s 即可完成淬火过程,生产效率很高。

(2)可实现自冷淬火,淬火变形小由于激光加热速度快,相变过程输入的热量少,热影响区小,因而可实现自冷淬火,淬火变形小,不需要水或油等淬火介质,既可降低消耗,又可避免环境污染。

(3) 工艺过程可实现计算机控制和生产自动。

(4) 淬火后表面质量高只要工艺得当,激光淬火后表面几乎无氧化脱碳现象,表面粗糙度也几乎不变,可以作为工件加工的最后工序。

(5)淬火后硬度高,耐磨性好激光表面淬火后可获得极细小的马氏体和碳化物组织,其硬度比常规淬火硬度高15 %~30 %。

尤其对于铸铁件,耐磨性可提高3~4 倍。

(6) 淬火后表层产生很高的残余压应力,可大幅度提高零件的疲劳强度。

(7) 易实现表面局部及特殊部位的淬火激光表面淬火只发生在激光照射的部位,其他部位无须进行防护。

激光束可聚焦到很细,特别适合小件的局部淬火和特殊部位的淬火,例如槽壁、小孔、深孔、腔体内壁等,只要能将激光照射到位即可。

王兆龙,王喜全等[11]在解决国产纺锭杆易磨损,寿命短的问题,运用了一种三点激光淬火热处理新工艺,这种新工艺不仅可以克服传统工艺的不足,淬火后纺锭杆表面硬度提高到HRC65,而其表面粗糙度不变,大大提高了其寿命,为纺织厂节约成本,提高质量提供一条新的途径。

周建忠,张永康等[12]在齿轮中运用了激光淬火技术替代了常规的渗碳工艺。

解决了渗碳存在变形较大,硬化层沿齿廓分布不均匀等缺陷,从而影响齿轮的使用寿命。

在经过一系列的研究与讨论后,采用激光淬火齿面技术不仅能提高生产率,降低成本,而且对于某些材料的齿轮完全能代替渗碳淬火工艺。

为了使此项技术能在工业中得到广泛应用,在研制性能可靠的工业用大功率激光器的同时,必须进行齿轮激光表面处理专家系统的研制和开发,激光处理实现工艺参数的计算机自动优化、处理过程的计算机仿真模拟和实时监控,以及热处理后表面组织结构和性能的计算机预测,做到齿轮激光淬火过程的易操作性,实现复杂形状和人工智能化的表面处理。

激光表面处理技术,是在材料表面形成一定厚度的处理层,可以改善材料表面的力学性能、冶金性能、物理性能,从而提高零件、工件的耐磨、耐蚀、耐疲劳等一系列性能。

3激光表面热处理技术以及设备的国内发展现状以及发展趋势激光的诞生[13],以1960 年第一台固体激光器红宝石激光器及1961 年第一台气体激光器氦氖激光器的先后研制成功为标志,经过三十年的发展,激光技术已成为一种具有巨大吸引力的新兴技术,在工业技术中得到了广泛的应用。

激光热处理便是激光技术最为重要的应用领域之一。

七十年代初由于大功率气体激光器的出现,使得材料激光加工技术的研究变得更为活跃,材料的激光加工作为高能束(激光束、电子束和离子束)加工材料的一种,已成为最有前途的方向之一。

在当时从高能束材料加工的理论和实践来说,激光加工还不完美,是在研究大功率激束对材料作用过程的理论和实际应用方面都取得了很大成果。

从而诞生了激光淬火表面处理技术。

美国通用汽车公司于20世纪70年代初率先将该项技术用于工业生产,取得了良好的经济效益[14]。

我国从20世纪70年代末千瓦级CO激2光器研制成功以来,已有30多年的应用历史。

尽管目前激光表面淬火技术的应用还不及传统热处理技术那样广泛和成熟,但由于其具有的独特优越性,正日益受到人们的重视,已经在机械制造、交通运输、石油、矿山、纺织、冶金、航空航天等许多领域得到应用。

此外,我国也在积极进行激光淬火的研究和应用实践,天津渤海无线电厂采用美国820型1.5kW横流CO激光器对硅钢片模具进行表面淬火,大大提高了耐磨2激光器,对性,使用寿命提高了10倍。

青岛激光技工中心采用HJ-3kW级横流CO2柴油机气缸孔进行表面淬火取代了硼缸套,耐磨效果优良,配副性优良,经济效益显著。

激光表面淬火的工艺参数还不完善,不同材料的淬火参数不同,还需要大量试验来总结、分析,制定合理的工艺参数;激光表面淬火的数值模拟还处在探索阶段,对相变后的组织分布,材料性能对温度场的相互影响却很少考虑。

随着计算机的发展及计算方法的不断完善,激光热处理理论正向预测淬火材料性能,硬化层深度的方向发展。

在国外激光的应用面很广[15],其中又以激光加工发展最快。

激光表面处理不仅为传统的热处理、表面强化、表面冶金和快速凝固域增添了新的方法和内容,而且开辟了激光束——物质交换作用、激光感应等离子体、高能束作用下的传热等新的学科和研究方向。

为了发展激光技术特别是加工技术,各国制定了自己的或联合的激光发展计划[15],如美国的“战略防御倡议”、英国的“阿维尔计划”、日本的“激光研究五年计划”、原苏联的“激光工业发展纲要”、西欧的“尤里卡计划”、德国的“激光技术及其研究重点”等。

同时这些国家为这些执行发展计划还建立了专门的研究机构和激光加工应用中心,并给予了大量投资。

激光淬火技术在不断的提高,此时设备的发展也应该跟随技术同步发展。

我国热处理企业的工艺装备陈旧落后[16,17],众多的加热炉系炉龄达三、四十年的箱式、井式、盐浴炉(俗称老三炉)。

设备老化,能耗很高。

而高效、优质、低污染、环保型的气氛炉和真空炉等占不到热处理设备总数的5%。

美国等发达国家对热处理工艺过程的控制已向着自动化、智能化和柔性化发展,而我国不少企业仍凭借经验,人工操作。

由于历史的原因,许多企业大而全、小而全,热处理的社会化、产业化及规模生产尚未形成。

因而,生产效率低下,比美国差26倍,设备利用率和负荷率不到30%,而能耗却比美国高出40%以上。

由于我国激光器及外围设备的研制和生产与国外差距很大[18],造成在激光加工技术的基础研究及其在焊接、切割上的应用与发达国家的差距很大。

但是由于激光表面强化在国内起步较早,投入的力量相对较多,加上国内工业领域中大量表面强化问题急待解决,因此在激光表面强化研究方面并不比发达国家差,只是在实际应用中还需进一步努力。

激光热处理设备[19]主要包括激光器、导光系统、工作台、控制系统及安全防护装置等。

导光系统的作用是将激光器发出的激光束经光学元件引向工作台。

工作台的作用是完成各项操作以满足热处理加工的要求,亦称加工机床,根据用途的不同分为专用机床和通用机床两种。

近年来,在汽车、航空、兵器、模具和基础件行业技改的拉动之下,其他行业热处理技术改造和设备更新高潮也会接踵而至。

而设备更新是企业技术改造的有效途径,设备更新的主要出发点应当是节能环保、高效可靠、少无氧化、少无质量分散以及性价比合理。

目前,企业技术改造的高度和深度已经开始出现明显的变化,大多数企业已经不满足于常规技术和设备的新旧交替,而是倾向于一步一个台阶,迈向更高的境界,优先选购技术水平高、优质可靠及节能环保热处理设备,以达到高水平的生产目标。

在科技的发展和市场的要求下,未来设备的发展趋势为高度的智能化与自动化,激光加工机床与其它加工设备的复合化,建立激光加工中心等。

具体的发展情况如下:(1)高度智能化与自动化激光热处理设备自动化与机器人化是一个非常重要的发展趋势,激光加工机器人可以准确地、高精度、高质量地完成各种加工,尤其适合大工件不便移动的场合。

开发智能淬火冷却装备技术-以气淬、水淬、水雾冷却技术替代油、聚合物淬火液等淬火。

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