齒輪模具激光表面強化技術(shù)是指在數(shù)控環(huán)境下鸳吸，利用高能量密度的激光束和涂料或熔覆材料對齒輪或模具表面進行處理都癣，改變其表層的組織或成分裤础，實現(xiàn)表面相變強化或增強性修復的技術(shù)。    

　　激光相變強化的金屬材料學    

　　所謂激光相變強化窗悯，是用激光束掃描工件区匣，使工件表層快速升溫到Ac3臨界點以上，受熱層在光斑移開時蒋院，由于工件基體的熱傳導作用使溫度舜間進入馬氏體區(qū)或貝氏體區(qū)亏钩，發(fā)生馬氏體相變或貝氏體相變，完成相變強化過程欺旧。    

　　相變強化工藝具有表面質(zhì)量好的優(yōu)點姑丑，可根據(jù)不同材質(zhì)、工件熱容量大小辞友、以及激光處理工藝參數(shù)的不同彻坛，實現(xiàn)硬度、強化層深度可控踏枣。在傳統(tǒng)熱處理工藝中影響強化效果的技術(shù)因素，在激光相變強化中所起的作用發(fā)生了很大變化钙蒙。    

　　1.彌散強化和畸變強化    

　　激光相變強化形成奧氏體茵瀑，當停止激光照射间驮，金屬表面發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。在此工藝環(huán)境下形成的奧氏體煤蔚，不管是表層试填，還是里層，奧氏體晶粒都沒有孕育長大的機會谦枢。彌散的奧氏體晶粒三麦，形成彌散的馬氏體相或貝氏體相，使組織具有晶格強化的同時具有彌散強化效果怕茉。而且屈宿，在激冷條件下形成的馬氏體晶格，比常規(guī)淬火有更高的缺陷密度榨豹。與此同時脸嗜，殘余奧氏體也獲得極高的位錯密度，使金屬材料具有畸變強化效果樱搪，強度大大提高亭弥。    

　　2.無氧化脫碳淬火    

　　在傳統(tǒng)熱處理中，工件在加熱過程如沒有保護措施离秸，便會發(fā)生氧化粮剃、脫碳現(xiàn)象，使工件的硬度虐块、耐磨性俩滥、使用性能和使用壽命降低。

　　激光相變強化所使用的吸光涂料具有保護工件表面免遭氧化的性能非凌。   

　　3.激光強化的抗疲勞機理    

　　影響金屬材料抗疲勞性能的原因之一是疲勞裂紋的萌生時間举农。磨損和疲勞在材料損傷過程中交互促進，磨損溝痕可成為疲勞裂紋的萌生點敞嗡，加速疲勞裂紋的萌生颁糟，材料表面出現(xiàn)疲勞裂紋后，表面粗糙度嚴重惡化喉悴，磨損也將加劇棱貌。    

　　激光強化層具有較強的抗塑性變形和抗粘著磨損能力。    

　　4.等強工作層    

　　常規(guī)熱處理的冷卻方向是由表及里箕肃，表面的冷卻速度最快婚脱，由表及里冷卻速度逐漸降低，所以得到了由表及里硬度值下降的梯度分布勺像。

　　激光相變強化的加熱方向雖然也相同障贸，但表面溫1度較高，而且加熱時間相對較長，可達0.2～0.25s厨杆，而里層奧氏體化則是舜間完成东种，使得表層奧氏體中有更高的碳濃度，有更強的固溶強化效果翎郭。激光淬火冷卻方向卻與常規(guī)熱處理相反撮译，是由里及表，里層溫度雖低蔽掀，但冷卻速度最快龄羽，外層溫度雖高，有固溶強化優(yōu)勢循抱，但冷卻速度最慢砂姥，雖然里層碳濃度稍低，但畸變強化和彌散強化更強烈帘达。這樣在硬化層內(nèi)就形成了幾乎不變的硬度值分布店麻。    

　　激光強化件等強工作層避免了常規(guī)熱處理件一旦表面出現(xiàn)磨損，其磨損速度便加速的現(xiàn)象栏蝙。   

　　齒輪激光相變強化工藝技術(shù)   

　　1.材料問題    

　　激光齒輪宜采用中碳鋼坐求，不宜采用低碳鋼。如果采用低碳鋼晌梨，齒輪的基體將沒有強度保證桥嗤，降低彎曲疲勞強度。  

　　2.原始狀態(tài)    

　　激光齒輪的最佳原始狀態(tài)是調(diào)質(zhì)狀態(tài)仔蝌，具體操作可與齒輪毛坯鍛造后的消除應力熱處理相結(jié)合泛领。鍛坯正火加高溫回火獲得激光齒輪所希望的調(diào)質(zhì)狀態(tài)，是低成本之路敛惊。    

　　3.掃描方式    

　　激光齒輪的掃描方式主要有周向連續(xù)掃描渊鞋，軸向分齒掃描。    

　　4.齒輪激光強化的預處理技術(shù)    

　　合適的預處理劑是保證齒輪激光強化處理的關(guān)鍵之一,一直以來也是激光加工的難點問題瞧挤。合理適用的預處理劑和處理工藝锡宋，可以防止齒輪表面的淬火裂紋，降低表面燒損敏感性,保證激光處理后齒面精度,增加淬硬層厚度特恬。    

　　5.無搭接技術(shù)和離焦差異問題    

　　由于齒輪工況要求执俩，齒輪表面硬化層要求沿齒廓合理分布，而齒輪的形狀特殊癌刽，另外齒輪節(jié)圓面不能有淬火帶搭接蚤就，因此需要專用寬帶聚焦系統(tǒng)。    

　　此外,由于激光束對齒面的照射不能保證齒面不同部位均有相同的離焦量虑治，選擇焦點的照射位置是保證齒面硬度分布合理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)闰厨。

　　6.激光齒輪的性能    

　　激光齒輪的性能主要是三方面：疲勞性能；如果激光齒輪和調(diào)質(zhì)齒輪均未發(fā)現(xiàn)有斷齒現(xiàn)象，證明其具有較高的抗彎曲疲勞性能玄饶；耐磨性能莲态；使用性能。    

　　模具材料替代技術(shù)    

　　金屬材料激光表面強化技術(shù)可用于金屬材料的表面強化李腐，解決整體強化和其他表面強化手段難以克服的矛盾；也可用于金屬材料的表面改性袄映，獲得低等級材料的高性能表層憎苦。激光表面強化技術(shù)引發(fā)的模具材料替代技術(shù)為降低模具制造成本開辟新途徑。    

　　1.冷作模具的材料替代技術(shù)    

　　冷作模具要求材料具有強度泽姨、韌性叁震、耐磨、抗疲勞和咬合抗力性能敲坏。    

　　冷作模具采用中高碳碳素鋼窘问、低合金鋼或鑄鐵經(jīng)激光相變強化后代替用傳統(tǒng)工藝的高等級材料，存在廣泛的技術(shù)應用空間宜咒。雖然冷作模具廣泛采用的高合金鋼具有合金碳化物的獨特耐磨效果惠赫，但是激光相變強化因其彌散強化、畸變強化故黑、加工過程和熱處理過程無氧化無脫碳和具有等強工作層儿咱，可以彌補高合金鋼具有的合金碳化物的耐磨效果。因而激光強化的工藝靈活優(yōu)勢在材料替代技術(shù)領(lǐng)域可得到更廣泛應用场晶。

　　塑料模具的工作溫度在350℃以下時具有冷作模具相同的材料替代技術(shù)空間混埠。    

　　2.熱作模具的材料替代技術(shù)    

　　熱作模具材料除了要求具有強度、韌性诗轻、耐磨钳宪、抗疲勞和咬合抗力性能外，對紅硬性和抗回火性能有特殊要求扳炬。因而用低材質(zhì)激光相變強化代替不了高合金鋼所具有的抗高溫性能吏颖。模具再制造技術(shù)和激光熔覆可使碳素鋼、低合金鋼或鑄鐵具有抗高溫性能鞠柄。   

　　塑料模具的工作溫度在400℃以上時可用熱作模具相同的材料替代技術(shù)确确。    

　　3.鑄鐵模具    

　　鑄鐵模具的強化潛力取決于基體組織是否是珠光體。如果基體組織有太多的鐵素體烧论，將降低材料的淬硬性面啄，所以鑄鐵模具的材料替代以提高強化潛力為目標。以國家標準為依據(jù)旋挺，球墨鑄鐵需選QT600以上焊蕉，蠕墨鑄鐵需選RT380以上，灰口鑄鐵需選HT200以上的牌號。目前市場大量存在HT150模具谊弯，這類模具采用相變強化效果不佳罚迹。   

　　齒輪和模具的再制造技術(shù)    

　　在齒輪或模具損壞或缺陷部位采用激光熔覆工藝熔覆特定的合金材料，使其與基體金屬材料形成良好的冶金結(jié)合霍鹿，這種修復處理不僅僅對齒輪或模具形貌進行修補异这，而且提高了修復部位的性能，是一種增強型修復障漓。目前把這種業(yè)已用于齒輪和模具修復的激光表面熔覆稱為齒輪或模具的再制造技術(shù)愤售。

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