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激光淬火的特点以及残余应力和硬化深度无损检测技术


表面激光淬火硬化的特别之处

  与感应淬火相比,激光束硬化(激光淬火)可提供更短的表面加热时间。高功率密度激光束(104~105W/cm²)使工件表面非平衡快速加热(105~106℃/s)和冷却(105℃/s),实现相变硬化。工件表面无损伤、变形量小、硬度高、耐磨性好(比传统热处理硬度提高HRC3-5)。这大大降低了已经很低的淬火变形和结垢。在惰性气体下,甚至可以完全防止表面氧化。
  在激光淬火中,具有非常高的比功率(与感应淬火相比约为10倍)的激光束被引导到待奥氏体化的工件表面上。几千瓦的二极管激光器的巨大热输出导致在很短的时间内温度刚好低于熔点!由于热输入局限于激光器的局部焦点,因此避免了不必要区域不必要的加热。这意味着局部加热的区域会被周围较冷的区域快速淬灭。这种所谓的自淬火消除了用水淬火的需要。
激光表面淬火工艺模拟图图:激光淬火硬化工艺
  通过激光淬火,表面被激光束加热并通过工件中的散热进行淬火(自淬火)!
  激光点覆盖的磁道宽度为1到大约1.50 mm,取决于聚焦和过程控制。较大的表面层需要与激光逐行扫描。激光硬化的典型硬化深度在0.1mm至2mm的范围内。与感应淬火一样,要淬火的表面越小且表面层的深度越浅,激光淬火的成本效益就越大。激光硬化特别适合于很难进入的区域,例如螺纹孔。

激光淬火应用领域

  表面激光淬火针对零部件表面关键工作部位表面改性再制造、修复加工,提高其表面硬度、耐磨性、耐蚀性和耐高温性能,大幅提高其使用寿命。激光淬火广泛应用于模具、机械制造、石油、化工、轻工、五金工具、汽车零部件等行业,典型工件有:齿轮、内外齿圈、汽车模具、离合器、导轨、缸套、瓦楞辊、油管、螺纹、锯片、锤座、重要军品如鱼雷推进轴等。加工后效果好、生产效率高、可靠性强、加工环保。
汽车应用领域汽车制造 工业制造工业机械 模具加工模具强化 五金工具生产五金工具 石油、化工领域石油化工设备
  通过表面激光淬火,仅小区域表面可以经济地硬化。硬化深度可以保持很低!

激光淬火硬化深度无损检测技术

  激光淬火硬化深度的评估是获得准确的过程控制品质因数的重要参数。测量硬化深度厚度的方法很多。主要的缺点是基于光学显微镜分析的显微照相观察,用显微照相确定马氏体和铁素体-珍珠岩之间的过渡区域。在材料横截面处研究的显微硬度分布可提供更准确的表面硬化深度。然而,这两种方法都是耗时且昂贵的。批量生产线中对钢部件的质量控制和过程监控的需求不断增长,需要快速,经济地进行检查,因此没有进行破坏性测试的机会。

  3MA(微磁、多参数、微观结构和应力分析)多功能无损测试技术的优势在于可以同时检测诸如残余应力、硬度和硬化深度之类的不同目标。多参数3MA方法能够解决此问题。

3MA用于激光淬火硬化深度无损检测

激光淬火残余应力无损检测技术

  激光淬火加工表面的质量取决于加工和热处理工艺参数,需要通过不同的方法进行质量检查控制,例如金相,残余应力,残余应力梯度,硬度,硬度分布分析,并借助宏观和微观几何质量特征。因此,检查成本是质量成本的主要组成部分,并且特别高,因为这些常规测试中的大多数本质上都是破坏性的,非常耗时。监控加工缺陷、高拉伸残余应力区域、淬火硬化和退火区以及裂纹是主要目标。由于加工步骤中,拉应力可以被压应力覆盖。因此,对于传统的测试方法,这种残余应力深度分布的评估可能是一项复杂的任务。

  3MA无损检测技术可以实时或以快速后处理方式测量大多数这些特征。可以通过3MA方法控制激光淬火硬化过程,而无需施加任何耦合介质,从而避免干扰表面的能量吸收过程。3MA传感器可以集成在CO2激光硬化系统中,并测量表面硬度和表面深度(DS),距离激光点约5cm。另一个目标是对整个激光硬化轨道甚至在激光焊接缝中的残余应力进行无损测量。3MA传感器可以同时无损检测表面和不同深度处的残余应力。如下图中给出了一个示例。如校准步骤所示,通过3MA(NDE)测量的激光硬化轨道上的残余应力与通过X射线测量的残余应力具有很好的比较。细微的差异缘于不同的穿透深度和二维应力状态以不同的方式影响X射线和微磁测量。

激光淬火硬化轨道区域的残余应力分布图对比激光硬化轨道上的残余应力

  如果您对激光淬火质量、淬火表面硬度、残余应力、硬化层深度测量等有技术疑问,需要服务或仅需要一般信息,我们将为您提供帮助。上海量博实业有限公司经验丰富的客户服务团队会在工作时间内为您解答有关我们产品,价格,订购和其他信息的问题。

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