レーザー焼入れ設備の紹介

一、レーザー焼入れ

レーザー焼入れは、レーザーを用いて材料表面を相転移点以上に加熱し、材料自体が冷却されるにつれてオーステナイトがマルテンサイトに変化し、材料表面を硬化させる焼入れ技術である。レーザー焼入れを採用するテーブル面は、その加熱冷却速度が高く、プロセス周期が短く、外部焼入れ媒体を必要としない.ワークの変形が小さく、作業環境が清潔で、処理後に研磨歯などの仕上げ加工が不要で、かつ被処理寸法が熱処理設備の寸法の制限を受けないなどの独特な利点がある.

二、品質上の利点

レーザ焼入れのパワー密度度が高く、れいきゃくそくど速く、水や油などの冷却媒体が不要で、清潔で迅速な焼入れプロセスです。誘導焼入れ、火炎焼入れ、浸炭焼入れプロセスに比べて、レーザー焼入れ焼入れ層は均一であり、硬度が高い（一般に誘導焼入れより高い1-3HRC）、ワークの変形が小さく、加熱層の深さと加熱軌跡が制御しやすく、自動化を実現しやすく、誘導焼入れのように異なる部品のサイズに応じて相応の誘導コイルを設計する必要がなく、大型部品の加工も浸炭焼入れなどの化学熱処理時の炉のサイズの制限を受ける必要がないため、多くの工業分野で誘導焼入れや化学熱処理などの伝統的な技術に徐々に取って代わっている。特に重要なのは、レーザー焼入れ前後のワークの変形はほとんど無視できるため、特に高精度が要求される部品表面処理に適していることである。

三、ぎじゅつてきしつ

レーザー硬化層の深さは部品の成分、寸法と形状及びレーザープロセスパラメータによって異なり、一般に0.3~2.0mm範囲の間。大型歯車の歯面、大型軸類部品のジャーナルを焼入れ、表面粗さは基本的に変わらず、後続の機械加工を必要とせずに実際の運転状況の需要を満たすことができる。

レーザー溶融焼入れ技術はレーザビーム基材表面を溶融温度以上に加熱する,基材内部の熱伝導冷却により溶融層表面を急速に冷却し、結晶化を凝固させるプロセス。得られた溶融焼入れ組織は非常に緻密であり、深さ方向に沿った組織は順に溶融-凝固層、相転移硬化層、熱影響領域及び基材。レーザー溶融層はレーザー焼入れ層より硬化深さが深く、硬度が高く、耐摩耗性も良好である。この技術の欠点は、ワーク表面の粗さがある程度破壊されていることであり、回復するには一般的に後続の機械加工が必要である。下げるためにレーザー溶融凝固処理後の部品表面の粗さ、後続加工量を減少させ、華中科学技術大学は専用のレーザー溶融焼入れ塗料を調製し、溶融凝固層の表面粗さを大幅に低減することができる。レーザ溶融処理を行う冶金業界の各種材料のロール、ガイドなどのワークは、表面粗さがレーザ焼入れのレベルに近づいている。

四、適用材料

レーザー焼入れは現在、冶金業界、機械業界、石油化学業界における易損材の表面強化、特に向上しているロール、ガイド衛、歯車、刃切りなどの損傷しやすい部品の使用寿命の面で、効果は顕著で、大きな経済効果と社会効果を得た。近年、金型、歯車などの部品表面強化にも広く応用されている。

五、実際の用途

レーザー焼入れ技術は各種ガイドレール、大型歯車、ジャーナル、シリンダ内壁、金型、制振器、摩擦輪、ローラー、ローラー部品を表面強化することができる。適用材料は中、高炭素鋼、鋳鉄である。

レーザー焼入れの応用例：レーザー焼入れ強化された鋳鉄エンジンシリンダ移動コーティング、その硬度が向上するHB230まで上げるHB680、耐用年数の向上2~3倍になる。

歯車は機械製造業界で広く使われている部品である.歯車の支持能力を高めるためには、歯車の表面硬化処理が必要である.伝統的な歯車硬化処理技術、例えば浸炭、窒化などの表面化学処理と誘導表面焼入れ、火炎表面焼入れなどは2つの主要な問題が存在する：すなわち、熱処理後の変形が大きく、歯車の輪郭に沿って均一に分布する硬化層を得にくく、それによって歯車の使用寿命に影響を与える.

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六、レーザー焼入れの特徴

1・焼入れ部品は変形せず、レーザー焼入れの熱循環過程が速い。

2・表面粗さをほとんど損なわない酸化防止保護薄コーティングを採用する。

3・レーザー焼入れは割れず、正確で定量的な数値制御焼入れ。

4・局所、溝、溝の焼入れに対して正確な数値制御焼入れを位置決めする。

5・レーザー焼入れ洗浄、高効率、水や油などの冷却媒体が不要である。

6・焼入れ硬度は通常の方法より高く、焼入れ層の組織が緻密で、強靭性が良い。

7. レーザー焼入れは急速加熱、自励冷却であり、炉内保温と冷却液焼入れを必要とせず、無汚染グリーン環境保護熱処理技術であり、大型金型表面の均一焼入れを容易に実行することができる。

8. レーザー加熱速度が速く、熱影響領域が小さく、表面走査加熱焼入れ、すなわち瞬間局所加熱焼入れであるため、処理される金型の変形は小さい。

9. レーザビーム発散角が小さく、良好な指向性を有するため、導光システムによって金型表面を正確な局所焼入れすることができる。

10. レーザ表面焼入れの硬化層深さは一般的に0.3～2mm。

部分パラメータ