Lợi ích và ứng dụng của công nghệ làm cứng bề mặt bằng laser

Làm cứng bề mặt bằng laser là gì?

Làm cứng bề mặt bằng laser sử dụng tia laser để làm nóng vật liệu trên điểm chuyển pha của nó, dẫn đến sự biến đổi austenite thành martensite và gia cố vật liệu bề mặt.

Ưu điểm của việc làm cứng bề mặt bằng laser

Làm cứng bằng laser có mật độ năng lượng cao, tốc độ làm mát nhanh và không cần môi trường làm mát như nước hoặc dầu. Đó là một quá trình làm cứng sạch và nhanh chóng. So với các quá trình làm cứng bằng cảm ứng, làm cứng bằng ngọn lửa và làm cứng bằng cacbon hóa, làm cứng bằng laser có lớp làm cứng đồng đều, độ cứng cao (thường cao hơn 1-3 HRC so với làm nguội bằng cảm ứng), biến dạng phôi nhỏ, dễ dàng kiểm soát độ sâu của lớp gia nhiệt và quỹ đạo gia nhiệt và tự động hóa dễ dàng. Nó không yêu cầu thiết kế cuộn dây cảm ứng tương ứng theo các kích thước bộ phận khác nhau như làm cứng cảm ứng và việc xử lý các bộ phận lớn không cần bị giới hạn bởi kích thước lò trong quá trình xử lý nhiệt hóa học như làm cứng bằng cacbon hóa. Do đó, các quy trình truyền thống như làm cứng cảm ứng và xử lý nhiệt hóa học đang dần được thay thế trong nhiều lĩnh vực công nghiệp. Điều đặc biệt quan trọng là sự biến dạng của phôi trước và sau khi làm cứng bằng laser có thể gần như không đáng kể, khiến nó đặc biệt thích hợp để xử lý bề mặt các bộ phận có độ chính xác cao.

So với các công nghệ xử lý nhiệt bề mặt khác như làm cứng tần số cao, cacbon hóa, thấm nitơ, v.v., làm cứng bề mặt bằng laser có những ưu điểm riêng:

1. Quá trình đông cứng có thể kiểm soát được: nó có thể được nhập vào quỹ đạo đông cứng thông qua mô hình toán học, đồng thời nhiệt độ và chất lượng đông cứng có thể được kiểm soát chính xác theo cách vòng kín. Có thể áp dụng phương pháp làm cứng bằng laser cho các phôi có độ cong lớn và phức tạp, chẳng hạn như khuôn, trục và các lỗ bên trong của phôi.

2. Xử lý lựa chọn cục bộ: Kiểm soát chính xác vị trí, diện tích, độ cứng và tính đồng nhất về độ bền của lớp cứng.

3. Hiệu suất bề mặt tuyệt vời: Cấu trúc vi mô cứng lại có các hạt martensitic cực kỳ mịn, mật độ trật khớp cao và khả năng chống mài mòn bề mặt và khả năng chống bám dính được cải thiện đáng kể.

4. Vùng ảnh hưởng nhiệt nhỏ: Làm cứng bề mặt bằng laser cực kỳ nóng và nguội nhanh, hoàn thành quá trình làm cứng trong thời gian rất ngắn, với ứng suất và biến dạng cứng thấp.

5. Độ cứng cao: Độ cứng của lớp cứng cao hơn độ cứng truyền thống và khả năng chống mài mòn tăng gấp đôi.

Ứng dụng làm cứng bề mặt bằng laser

Làm cứng bằng laser đã được áp dụng thành công để tăng cường bề mặt của các bộ phận dễ bị tổn thương trong các ngành luyện kim, cơ khí và hóa dầu, đặc biệt là trong việc cải thiện tuổi thọ của các bộ phận dễ bị tổn thương như con lăn, thanh dẫn hướng, bánh răng và lưỡi cắt. Hiệu quả là đáng kể và đã đạt được những lợi ích kinh tế và xã hội đáng kể. Trong những năm gần đây, việc tăng cường bề mặt của các bộ phận như khuôn, bánh răng cũng ngày càng được áp dụng nhiều.

Bánh răng là linh kiện được sử dụng rộng rãi trong ngành sản xuất cơ khí. Để nâng cao khả năng chịu tải của bánh răng, cần phải xử lý làm cứng bề mặt. Tuy nhiên, các quy trình làm cứng bánh răng truyền thống, chẳng hạn như xử lý hóa học bề mặt như cacbon hóa và thấm nitơ, làm cứng bề mặt cảm ứng và làm cứng bề mặt ngọn lửa, có hai vấn đề chính: biến dạng lớn sau khi xử lý nhiệt và khó có được lớp cứng phân bố đồng đều dọc theo mặt cắt răng. , ảnh hưởng đến tuổi thọ của bánh răng.

Làm cứng khuôn bằng laser

Làm cứng bánh răng bằng laser

Làm cứng ống lót xi lanh bằng laser