I . Übersicht über den Laserwärmebehandlungsprozess
Laserwärmebehandlung ist eine fortschrittliche Oberflächenmodifikationstechnologie, die Laserstrahl mit hoher Energiedichte verwendet, um die Oberfläche der Materialien schnell zu erwärmen und abzukühlen .
The core principle is to heat the surface of the material above the austenite phase transition temperature in a very short time by laser beam (energy density up to 10,000 to 1 million watts per square centimeter), and then rely on the thermal conduction of the material to cool quickly, forming a superfine martensite structure, thus significantly improving the surface hardness, wear resistance and fatigue Widerstand .
Die Technologie hat die Eigenschaften von hoher Präzision, geringer Verformung, Umweltschutz und Energieeinsparung und wird in der Automobilherstellung, der mechanischen Verarbeitung und anderer Felder . häufig verwendet
Zweitens die Vorteile der Laserwärmebehandlung
1. hohe Effizienz und Energieeinsparung:
Die Laserheizungsrate ist extrem beeindruckend, bis zu 100, 000 bis 1 Million Grad Celsius pro Sekunde, und die Kühlrate ist gleich beeindruckend, bis zu 100, 000 Grad Celsius pro Sekunde pro Sekunde {{5} Diese Ultra-Schneider-Heizung und die Kündigungsrate können die Verarbeitung von Zyklen erheblich verbessern und die Verarbeitung von Zyklen, die die Produktionseffekte erheblich verbessert, die Produktionseffizienz {{{{{{{{{{...... . können die Verarbeitungszyklus erheblich reduzieren, und die Verarbeitung von Zyklen, die die Produktion Effekte erheblich verbessert, können die Produktionseffizienz erheblich verbessert.
Gleichzeitig beträgt die Laserwärmebehandlung im Hinblick auf den Energieverbrauch nur 1/3 bis 1/5 der herkömmlichen Wärmebehandlung .. Bei der tatsächlichen Produktion eines großen Produktionsunternehmens wird nach der Einführung der Laserwärmebehandlungstechnologie die Verarbeitungszeit der gleichen Anzahl von Produkten um etwa 40%verkürzt.
2. hohe Präzision und Flexibilität:
Der Laserstrahlfleckdurchmesser hat eine hervorragende Einstellbarkeit und kann genau auf die Mikrometerpegel . angepasst werden
Zum Beispiel, Formrillen, Zahnrad -Zahnoberflächen usw. {. Die Automobilindustrie als Beispiel für die internen Präzisionsteile des Motors, wie z. B. Ventile, Kolben usw.
In der Schimmelpilzherstellung kann für Formen mit komplexer Form und hoher Genauigkeit die Laserwärmebehandlung die lokalen Verschleißteile stärken, ohne die Gesamtstruktur zu beeinflussen, und die Lebensdauer der Form des Formteils .}}} zu verlängern.
3. Umgebungsschutz und keine Umweltverschmutzung:
Die Laserwärmebehandlung benötigt im Arbeitsprozess kein Wasser, Öl und andere Kühlmedien, um die Entladung von Abfallflüssigkeit . effektiv zu verringern
Diese Funktion entspricht den Anforderungen der grünen Fertigung und hilft, die nachteiligen Auswirkungen auf die Umgebung zu verringern.
4. Ausgezeichnete Oberflächenleistung:
Nach der Laserwärmebehandlung kann die Härte der verhärteten Schicht um 5 bis 20%erhöht werden, der Verschleißfestigkeit um das 3- bis 5 -fache erhöht und die Lebensdauer um mehr als das Dreifache .. Dies bedeutet, dass die behandelten Teile höhere Lasten und härteren Arbeitsbedingungen in praktischen Anwendungen standhalten können.
Bei Bergbaumaschinen wird der Verschleißfestigkeit von Bergbauteilen nach Laserwärmebehandlung erheblich verbessert, was die Wartungs- und Ersatzkosten der Ausrüstung erheblich reduziert und die Produktionseffizienz . im Luft- und Raumfahrtfeld verbessert.
3. Branchenanwendungsbeispiele
1. Motorzylinderkörper/Zylinder Liner -Verstärkung
Die Laserlöschung der inneren Wand des Zylinders wird durch helikales Scannen durchgeführt, und die Dicke der verhärteten Schicht erreicht 0 . 2 ~ 0,4 mm, und die Oberflächenhärte wird von HRC20 bis mehr als HRC erhöht. Die Kilometerleistung wird von 60, 000 km auf 200, 000 km erweitert.
Prozessparameter:
-Laserleistung: 1,5 kW ~ 2,5 kW (kontinuierlicher Faserlaser)
-Scanning -Geschwindigkeit: 10 mm/s ~ 30 mm/s
-Spot -Durchmesser: 2 mm ~ 4 mm (rechteckiger Punkt zur Optimierung der Energieverteilung)
-Heringschichttiefe: 0,2 mm ~ 0,4 mm (gesteuert durch Einstellen von Strom und Geschwindigkeit)
-Kooling-Modus: Selbstkühlung (stützt sich auf die Wärmeleitung der Matrix)
Beispielsweise wurde der Motorblock einer Laserwärmebehandlung mit einer Laserleistung von 2 . 0 kW und einer Scangeschwindigkeit von 15 mm/s unterzogen.
Nach diesem Behandlungsprozess hat sich die Oberflächenhärte signifikant verbessert und der Verschleißfestigkeit des Motorblocks von einem ursprünglichen HRC20 zu einem wesentlichen HRC 62.. Effizienz und Stabilität .
2. Oberflächenbehandlung von Automobilformen
Prozessparameter:
-Laserleistung: 800 W ~ 1,5 kW (Pulslaser für die Präzisionsschneiderei)
-Pulsfrequenz: 20 Hz ~ 50 Hz (Kontrollwärmeingang)
-Konnection -Rate: 30% ~ 50% (um eine Gleichmäßigkeit sicherzustellen)
-Heringschichtdicke: 0,1 mm ~ 0,3 mm
Die Klinge des Türstempels wurde mit einem Laser von 1 . 2 kW und einer Überlappungsrate von 40% behandelt. Durch diese Behandlung erreichte die Härte der Klinge ein hohes Maß an HRC58 zu HRC 62.
Aus diesem Grund wurde die Lebensdauer der Form erheblich erweitert und stieg von einer ursprünglichen Kapazität von nur 100, 000 Zyklen auf 350, 000 Zyklen . Diese bemerkenswerte Verbesserung reduziert nicht nur die Häufigkeit der Form der Form und die Stabilität der Produkte. Qualität . in Branchen wie Automobilherstellung, in denen die Präzision und Haltbarkeit von Komponenten äußerst kritisch sind, bringt die Anwendung dieser Technologie zweifellos erhebliche Wettbewerbsvorteile und wirtschaftliche Vorteile für Unternehmen .}
3. Übertragungssystemteile
Laserschweiß- und Löschverbundprozess der Antriebsachseschale:
-Welderparameter: 4 kW Laserleistung, Schweißgeschwindigkeit 1,2 m/min, Argonschutz
-Anessparameter: 1,8 kW Laserleistung, Scangeschwindigkeit 20 mm/s
-Effekt: Schweißtiefe 12,5 mm, Härte der Quenchingzone HRC55, Gesamtdeformation<0.1 mm.
Bei der Behandlung des Antriebsachsegehäuses in den Komponenten des Transmissionsystems wurde ein zusammengesetzter Prozess des Laserschweißen und -beläusche angewendet. {. Für Schweißparameter wurde eine Laserleistung von 4 kW verwendet, wobei ein Schweißgeschwindigkeitsgeschwindigkeit bei 1 . 2 m/min verwendet wurde. Der Schweißprozess . zum Beispiel in der tatsächlichen Operation, der stabilen Laserleistung und der geeigneten Schweißgeschwindigkeit führt zu gleichmäßigen und starken Schweißnähten, während der Schutzeffekt von Argongas effektiv die Oxidation der Schweißnaht bei hohen Temperaturen verhindert, wodurch die Leistung und die Aussehensqualität der Schweißs sichergestellt wird.
4. Ausrüstung und Wellenverstärkung
Laserlöschparameter der Zahnradzahnoberfläche:
-Laserleistung: 1,2 kW ~ 2,0 kW
-Scanning -Geschwindigkeit: 8 mm/s ~ 15 mm/s (niedrige Geschwindigkeit bei der Zahnwurzel, hohe Geschwindigkeit am oberen Rand der Zahnanpassungsregelung)
-Spot Form: Länglicher Punkt (4 mm x 0,5 mm, passende Zahnoberfläche Krümmung)
-Heringschichttiefe: 1,0 mm ~ 2,0 mm
Im Herstellungsprozess von schweren Maschinen wurde das Schlüsselkomponentenrad (mit Modul 12) durch einen bestimmten Laserprozess . verarbeitet, insbesondere eine Leistung von 1 . 8 kW und die Verarbeitung mit einer Scangeschwindigkeit von 10 mm/s durchgeführt.
Nach dieser Behandlung hat sich die Härte der Zahnoberfläche signifikant verbessert und erreicht einen Bereich von HRC60 zu HRC 63.. Diese Verbesserung der Härte führt direkt zu erheblichen Leistungsverbesserungen, insbesondere zu einer signifikanten Zunahme der Müdigkeitslebensdauer. Von 50, 000 Zyklen bis 200, 000 Zyklen .
5. Präzisionswerkzeugherstellung
Laserlöschung der Hardmetal -Schneidwerkzeugkante:
Prozessparameter:
-Laserleistung: 300 W ~ 600 W (kurzer Pulslaser, um eine Überhitzung zu vermeiden)
-Pulsbreite: 0,5 ms ~ 2 ms
-Petitionsfrequenz: 100 Hz ~ 200 Hz
-Heringschichttiefe: 50 μm ~ 150 μm
In einem bestimmten Teil der industriellen Fertigung wurde der Rand eines Frässerikters mit 500 W gepulster Laser . behandelt
Zuvor war die Härte des Fräserschneiders HRA 88. Nachdem sich dieser fortgeschrittene Behandlungsprozess unterbezogen hat, hat sich die Kantenhärte signifikant verbessert. 500 W gepulster Laser, die Schnittlebensdauer wurde dreimal um dreimal verlängert. .
In der mechanischen Verarbeitungsworkshop kann dieser behandelte Frässchneider höhere Schneidkräfte und einen längeren kontinuierlichen Betrieb stand Produkte . Es reduziert nicht nur die Zeit- und Arbeitskosten, die mit häufigen Mühlenschneiderersatze im Zusammenhang mit der Produktion und der Stabilität der Produktqualität verbunden sind, wodurch die Entwicklung verwandter Branchen .} positive Auswirkungen verleiht. .
4. Parameteroptimierung und Prozessdesignpunkte
1. Energiedichtekontrolle:
In the process of laser heat treatment, precise control of energy density is a critical step. The formula for calculating energy density E is E=P / (v * d), where P represents power, v denotes scanning speed, and d is the spot diameter. This formula clearly illustrates the close relationship between energy density and these key Parameter .
Unterschiedliche Materialien haben ihre eigenen spezifischen Phasenübergangsschwellen {. als Beispiel einstahl. Sein Phasenübergangsschwellenwert liegt typischerweise von 150 J/cm² bis 300 J/cm² .. Dies bedeutet, dass bei Laser -Wärme -Behandlung die Energiedichte genau gesteuert wird. Phasentransformation, die zu schlechten Behandlungsergebnissen führt; Wenn die Energiedichte zu hoch ist, kann sie zu einer übermäßigen Ablation oder anderen nachteiligen Auswirkungen auf das Material . führen
2. Kühlratenanpassung:
Die angemessene Regulierung der Kühlrate ist von wesentlicher Bedeutung, um die Qualität der Laserwärmebehandlung zu gewährleisten und die Erzeugung von Defekten . zu vermeiden, indem der Pfad der Lichtbewegung gekonnt angepasst wird, z.
Darüber hinaus kann die Anwendung externer Hilfskühlmethoden wie Druckluft auch eine bedeutende Rolle spielen. Es kann zu schnell oder zu langsam sein, die beide Probleme verursachen können. . Wenn die Kühlrate zu schnell ist, kann dies zu übermäßiger thermischer Spannung innerhalb des Materials führen und möglicherweise Risse verursachen; Wenn die Kühlrate zu langsam ist, kann es möglicherweise nicht rechtzeitig verhindern, dass unerwünschte Phasentransformationen . sind
3. Intelligente Parameter Empfehlung:
In der Welle der Digitalisierung und Intelligenz in der heutigen Ära hat das Gebiet der Laserwärmebehandlung auch intelligente Änderungen . basierend auf fortgeschrittenen maschinellen Lernmodellen wie dem neuronalen Netzwerk BP -Netzwerk eingeleitet.
Diese Modelle für maschinelles Lernen können durch die Studie und Analyse umfangreicher experimenteller Daten und Produktionsfälle in der realen Welt komplexe Beziehungsmodelle zwischen Eingabeparametern (z. B. Materialzusammensetzung, Zielhärte usw. festlegen .) und Ausgangsprozessparameter (optimale Leistung/Geschwindigkeitskombination usw..) herstellen. Wert für die tatsächliche Produktion .
V . zukünftiger Entwicklungstrend
1. Intelligenz und Automatisierung:
Bei der Entwicklung der fortschrittlichen Fertigungstechnologie sind Intelligenz und Automatisierung zu Schlüsseltrends .. Das Gebiet der Laserwärmebehandlung ist keine Ausnahme . Durch die clevere Kombination von Maschinenaufwand und AI -Technologie wurden bemerkenswerte Durchbrüche erreicht .}
Die Maschinenvision -Technologie ist wie ein Paar scharfe Augen, die in der Lage sind, verschiedene subtile Änderungen im Laserverarbeitungsprozess in Echtzeit und mit Genauigkeit . AI -Technologie zu erfassen, dagegen als intelligentes Gehirn fungiert, in der Lage, schnell und genau zu analysieren, und verarbeiten die Informationen, die von den maschinellen Visionen erhalten wurden.
Zum Beispiel kann das System während des Quenching -Prozesses die Tiefe der gelösten Schicht in Echtzeit überwachen. Diese Funktion ist wie die Installation eines präzisen Messinstruments für den Prozess, um sicherzustellen, dass die Tiefe der gelösten Schicht immer den Entwurfsanforderungen entspricht. Netzwerk . Dies ermöglicht die rechtzeitige Erkennung und Anpassung von Bereichen mit ungleichmäßigen Temperaturen, wodurch die Konsistenz und Stabilität der Produktqualität . gewährleistet ist
2. zusammengesetzte Verarbeitungstechnologie:
Die zusammengesetzte Verarbeitungstechnologie hat eine leistungsstarke innovative Kraft im Bereich der Laserwärmebehandlung . durch Kombination von Laserlöschen mit Verkleidung, Reinigung und anderen Prozessen gezeigt. Sie bildet eine multifunktionale Produktionslinie, die die Verarbeitungseffizienz erheblich verbessert .}}
Das Laser -Löschen kann die Oberflächenhärte und den Verschleiß Widerstand von Teilen erheblich verbessern, während die Verkleidung eine Materialschicht mit speziellen Eigenschaften an der Oberfläche der Teile hinzufügen kann, wodurch deren Korrosionswiderstand und Hochtemperaturwiderstand verbessert werden.
Wenn diese Prozesse kombiniert werden, bilden sie beispielsweise einen effizienten kollaborativen Arbeitsmodus .. Auf der Produktionslinie kann ein Teil zunächst gereinigt werden, um Oberflächenschmutz und Oxidationsschichten zu entfernen, und dann Laser -Quenching durchlaufen, um die Oberflächenhärte zu erhöhen, gefolgt von der Kladding, um sie mit den speziellen Eigenschaften zu den Stöcken zu schließen. Produktionszyklus, erhöht die Produktionseffizienz und senkt die Produktionskosten .
3. Neue Materialanpassung:
With the rapid rise of the new energy vehicle industry, the demand for lightweight materials is increasing day by day. In order to meet this demand, the laser heat treatment field has actively carried out research and development work for the commonly used lightweight materials in new energy vehicles, such as aluminum alloy, carbon fiber composite materials, etc., and developed special laser heat treatment process.
Aluminiumlegierung hat eine gute Kraft- und leichte Eigenschaften, aber es gibt immer noch Raum für Verbesserungen in einigen Leistungsaspekten . durch speziell gestaltete Laserwärmebehandlungsprozess, seine Kristallstruktur kann optimiert werden, seine Stärke und Zähigkeit können verbessert werden, damit sie sich besser an die komplexe Arbeitsumgebung neuer Energiefahrzeuge anpassen kann.
Kohlefaserverbundwerkstoffe haben ein ausgezeichnetes Verhältnis von Kraft zu Gewicht, aber es gibt Herausforderungen in der Verbindung und der Oberflächenbehandlung . Spezialisierte Laserwärmebehandlungsprozesse können ihre Oberflächenleistung verbessern und die Verbindungsstärke mit anderen Komponenten verbessern, wodurch die Zuverlässigkeit und Sicherheit der gesamten Fahrzeugstruktur . verbessert wird
Diese speziellen Laserwärmebehandlungsprozesse für die Entwicklung neuer Materialien bieten eine starke technische Unterstützung für die Entwicklung neuer Energiefahrzeuge und fördern die Automobilindustrie für eine leichtere, leistungsstarke und nachhaltige Richtung .
Vi . Schlussfolgerung
Laser heat treatment technology, with its high efficiency, precision, and environmental friendliness, has become a core process in the automotive and mechanical manufacturing industries. From enhancing the wear resistance of engine blocks to extending the lifespan of gears, numerous application examples vividly demonstrate the profound impact of technological innovation on manufacturing. In the future, as intelligence and composite processing advance, laser heat Die Behandlung wird zweifellos das Upgrade und die Transformation der erweiterten Geräteherstellung . vorantreiben
