【編者按】齒輪模具激光表面強化技術(shù)是指在數(shù)控環(huán)境下旋钓，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(jìn)行處理甘桑，改變其表層的組織或成分绘证，實現(xiàn)表面相變強化或增強性修復(fù)的技術(shù)缩抡。

激光相變強化的金屬材料學(xué)

所謂激光相變強化奠宜，是用激光束掃描工件，使工件表層快速升溫到ac3臨界點以上瞻想，受熱層在光斑移開時压真，由于工件基體的熱傳導(dǎo)作用使溫度舜間進(jìn)入馬氏體區(qū)或貝氏體區(qū)，發(fā)生馬氏體相變或貝氏體相變，完成相變強化過程滴肿。

相變強化工藝具有表面質(zhì)量好的優(yōu)點岳悟，可根據(jù)不同材質(zhì)、工件熱容量大小嘴高、以及激光處理工藝參數(shù)的不同竿音，實現(xiàn)硬度、強化層深度可控拴驮。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)生了很大變化柴信。

1.彌散強化和畸變強化

激光相變強化形成奧氏體守犯，當(dāng)停止激光照射，金屬表面發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變浸弦。在此工藝環(huán)境下形成的奧氏體飘示，不管是表層，還是里層弹噩，奧氏體晶粒都沒有孕育長大的機會每竿。彌散的奧氏體晶粒，形成彌散的馬氏體相或貝氏體相国赫，使組織具有晶格強化的同時具有彌散強化效果塞俗。而且，在激冷條件下形成的馬氏體晶格勉窟，比常規(guī)淬火有更高的缺陷密度皱埋。與此同時，殘余奧氏體也獲得極高的位錯密度糊批，使金屬材料具有畸變強化效果拧移，強度大大提高。

2.無氧化脫碳淬火

在傳統(tǒng)熱處理中叛赚，工件在加熱過程如沒有保護(hù)措施澡绩，便會發(fā)生氧化、脫碳現(xiàn)象俺附，使工件的硬度肥卡、耐磨性、使用性能和使用壽命降低昙读。

激光相變強化所使用的吸光涂料具有保護(hù)工件表面免遭氧化的性能召调。

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。磨損和疲勞在材料損傷過程中交互促進(jìn)蛮浑，磨損溝痕可成為疲勞裂紋的萌生點唠叛，加速疲勞裂紋的萌生，材料表面出現(xiàn)疲勞裂紋后沮稚，表面粗糙度嚴(yán)重惡化艺沼，磨損也將加劇册舞。

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障般，表面的冷卻速度最快调鲸，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瘾枉。

激光相變強化的加熱方向雖然也相同称痊，但表面溫度較高，而且加熱時間相對較長缆兆，可達(dá)0.2～0.25s缸日，而里層奧氏體化則是舜間完成，使得表層奧氏體中有更高的碳濃度狡允，有更強的固溶強化效果绝话。激光淬火冷卻方向卻與常規(guī)熱處理相反，是由里及表页本，里層溫度雖低狼隶，但冷卻速度最快，外層溫度雖高壮才，有固溶強化優(yōu)勢赞约，但冷卻速度最慢，雖然里層碳濃度稍低俱竭，但畸變強化和彌散強化更強烈刮粥。這樣在硬化層內(nèi)就形成了幾乎不變的硬度值分布。

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)磨損谋减，其磨損速度便加速的現(xiàn)象牡彻。

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，不宜采用低碳鋼出爹。

如果采用低碳鋼庄吼，齒輪的基體將沒有強度保證，降低彎曲疲勞強度严就。

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)总寻，具體操作可與齒輪毛坯鍛造后的消除應(yīng)力熱處理相結(jié)合。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)梢为，是低成本之路渐行。

3.掃描方式

激光齒輪的掃描方式主要有周向連續(xù)掃描，軸向分齒掃描铸董。

4.齒輪激光強化的預(yù)處理技術(shù)

合適的預(yù)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祟印。合理適用的預(yù)處理劑和處理工藝，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,增加淬硬層厚度蕴忆。

5.無搭接技術(shù)和離焦差異問題

由于齒輪工況要求明因，齒輪表面硬化層要求沿齒廓合理分布，而齒輪的形狀特殊泡煌，另外齒輪節(jié)圓面不能有淬火帶搭接扭皿，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焦莉，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)澄锉。

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)象恕下，證明其具有較高的抗彎曲疲勞性能截抄，耐磨性能，使用性能桥庵。

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