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激光熔覆與激光合金化的異同
激光熔覆與激光合金化都是利用高能密度的激光束所產生的快速熔凝過程,在基材表面形成于基體相互融合的、具有完全不同成分與性能的合金覆層。兩者工藝過程相似,但卻有本質上的區(qū)別,主要區(qū)別如下:
(1)激光熔覆過程中的覆層材料完全融化,而基體熔化層極薄,因而對熔覆層的成分影響,而激光合金化則是在基材的表面熔融復層內加入合金元素,目的是形成以基材為基的新的合金層。
(2)激光熔覆實質上不是把基體表面層熔融金屬作為溶劑,而是將另行配置的合金粉末融化,使其成為熔覆層的主題合金,同時基體合金也有一薄層融化,與之形成冶金結合。激光束可聚焦的區(qū)域,可焊接小型且間隔相近的部件,可焊材質種類范圍大,亦可相互接合各種異質材料。激光熔覆技術制備新材料是極端條件下失效零部件的修復與再制造、金屬零部件直接制造的重要基礎,收到世界各國科學界和企業(yè)的高度重視
機床離合器聯(lián)結、花鍵套、磁軛和齒環(huán)的激光淬火技術應用
機床離合器聯(lián)結、花鍵套、磁軛和齒環(huán)等經激光淬火后,其質量明顯優(yōu)于普通鹽浴或感應淬火,解決了聯(lián)結爪部工作面硬度低、卡爪內側畸變大,花鍵套鍵側面硬度低、內孔畸變超差、小孔處開裂,磁軛和齒環(huán)滲碳淬火畸變大、發(fā)生斷齒、兩者嚙合不良、傳遞力矩不足及發(fā)生打滑等缺陷。激光淬火的功率密度高,冷卻速度快,不需要水或油等冷卻介質,是清潔、快速的淬火工藝。
實例1 電磁離合器聯(lián)結(見圖7),材料為45鋼,技術要求:硬度≥55HRC,淬硬層深度≥0.3mm,爪部直徑畸變≤0.1mm,硬化面積≥80%。
(1)工藝流程
全部機械加工后,在數(shù)控激光熱處理機上自動進行六個爪的12個側面激光掃描淬火。
(2)激光淬火工藝
激光輸出功率P=1000W,透鏡焦距f=350mm,離焦量d=59mm,掃描速度v=1000mm/min,生產節(jié)拍t=45s/件。
(3)檢驗結果
硬度為57~60HRC,淬硬層深度0.3~0.6mm,直徑畸變≤±0.03mm,爪側面100%淬硬
自適應隨形激光熔覆是解決上述難題一個行之有效的方法,主要包括以下三個基本步驟:
1. 采用傳感器進行在線檢測:傳感器可以是接觸式、機器視覺、激光位移等多種,而且必須要建立起傳感器測量坐標系與機器人激光熔覆工具坐標系間的對應關系;
2. 自動數(shù)據(jù)處理:包括數(shù)據(jù)濾波、重構、建模等,一些應用還需要實現(xiàn)自動模型匹配、缺陷辨識等智能算法;
3. 自動路徑生成和工藝參數(shù)配置:在自動數(shù)據(jù)處理所建立模型基礎上,進行分層切片、生成填充軌跡,并根據(jù)缺陷類型,自動選擇優(yōu)化工藝參數(shù)。