球墨铸铁曲轴激光淬火试验研究

介绍了激光淬火球铁曲轴的优点,提出了一种激光淬火球铁曲轴圆角部分扫描的新方法。通过优化激光淬火球铁曲轴的参数,对球铁曲轴进行了实验,实测了激光淬火后硬化层的深度、表面硬化层的硬度及表面残余应力。实验还表明曲轴激光淬火前后变形量较小,抗疲劳性能优良,淬火带内存在较大残余压应力,为改进曲轴表面处理方法提供了依据,具有广泛的应用前景。     

38CrMOAlA钢激光淬火+氮化复合处理

对38crMoAlA钢分别经激光淬火、气体氮化、氮化-激光淬火复合处理及激光淬火一氮化复合处理的硬化层深度及其表面硬度分布进行了比较分析。结果表明，试验条件下，激光淬火-氮化复合处理与氮化处理相比，表层硬度可提高100Hv左右，硬化层深度有少许增加；在氮化-激光淬火复合处理中，激光淬火可使预先氮化处理的硬化层深度有大幅度的提高，表层硬度有所下降；氮化-激光淬火复合处理比激光淬火的表面硬度高，硬化层深度较浅。     

激光淬火零件内部温度及硬化层深度的近似计算

采用非稳态瞬时热源解法,导出了描述激光淬火时零件内部热循环过程及快速估算硬化层深度的近似公式,简便实用,精度较好。     

曲轴激光淬火工艺

为实现在将曲轴水平放置绕主轴转动条件下,对单拐或多拐曲轴的主轴和曲柄轴进行激光淬火和激光熔覆,建立了激光作用于曲拐表面形成螺线时的光斑轨迹方程。根据802D数控四轴联动激光淬火通用机床的运动特性,采用圆弧插补方法,以四轴联动方式编程,设计了激光网纹淬火数控程序。在四轴联动激光加工通用机床上实现了曲轴水平放置绕主轴转动对曲柄轴面的网纹进行激光淬火和激光表面熔覆。由于主轴匀速转动,定位不需要配重铁,工作过程稳定,可以一次装夹,不再改变曲轴回转中心,即可完成单拐或多拐曲轴的主轴和曲柄轴的激光淬火和激光熔覆,使802D数控四轴联动激光加工通用机床的功能得到发挥。     

球墨铸铁激光表面淬火硬化深度的解析计算

为了简单快速地得到激光表面淬火的硬化深度,利用激光加热过程中的半无限体表面点热源热扩散公式,在分析激光表面淬火相变硬化基本规律的基础上,对激光表面淬火硬化层深度的解析计算公式进行了推导和试验验证,并取得了较为理想的数据。结果表明,在现有试验条件下该计算方法是高效和正确的。     

曲轴轴颈损伤表面的激光熔覆再制造修复

为了实现发动机曲轴的激光熔覆再制造修复,采用激光熔覆技术在曲轴材料45#钢样板表面制备铁基激光熔覆层,研究了熔覆层的性能,利用光学显微镜和显微硬度计进行了熔覆层金相组织观察和硬度测试。试验结果表明,熔覆层与基体结合良好,且熔覆层硬度为基体硬度的2~3倍;为了使曲轴在绕主轴颈旋转情况下对多拐曲轴连杆轴颈进行激光熔覆,提出了在连杆轴颈表面获得连续均匀熔覆层应满足的条件,并在满足这些条件的前提下,推导出了激光熔覆曲轴连杆轴颈过程中激光束与转动轴颈的运动轨迹和相对速度之间的关系模型,通过试验,验证了轨迹模型的可行性。     

激光淬火基体对铬层表面形貌的影响

为了揭示激光淬火基体对电镀铬层表面形貌的影响,采用激光离散淬火基体的方法对镀铬层表面形貌进行了研究。铬层表面形成了与离散基体对应的、密实球状组织条带和疏散球状组织条带离散相间的周期性形貌;密实球状组织条带对应着原始基体区,而疏散球状组织条带则对应着激光淬火区。借助于高分辨率扫描电镜,利用化学腐蚀基体和粒子束刻蚀法分别对铬层界面和厚度方向组织形貌的进行了实验分析。结果表明,铬层表面形成了与其对应的周期性形貌,其机理是铬层界面周期形貌和铬层不同的生长方式,将激光离散基体特征传递给了铬层表面。     

激光相变硬化可视化分析

提出激光加工热响应的空间温度场可视化方法并对相变硬化进行分析,应用映射原理,建立空间温度场数据点着色色彩与温度的对应关系,用相视化方法分析了光束功率密度和移动速度对空间温度分布及相变硬化带的影响。方法可以直观、形象地显示温度场分布状态,预测相变硬化的深度和宽度,为研究激光束与材料相互作用时的参数优化提供了理论基础。     

碳工钢激光淬火时“自回火”现象的研究

本文应用TEM仔细观察研究了碳工钢激光淬火时的“自回火”现象,发现T10A经激光淬火后,在激光峰值硬化区内存在大量细小弥散的碳化物(Fe_3C)沿位错线及孪晶界的析出,它们的大小为几个nm至10nm,且与马氏体基体具有BhagaryatskQ取向关系。在实验的基础上,分析讨论了碳化物析出的热力学和动力学条件。TEM观察研究表明,碳化物析出的“自回火”现象的存在,是碳工钢激光淬火时,在组织上区别于常规淬火的重要特征。     

球铁曲轴零件的激光冲击强化

采用具有五轴联动数控工作台的高功率钕玻璃激光冲击强化系统，对球铁曲轴主轴颈和连杆轴颈的圆角部位实施冲击强化处理。实验中采用的激光波长为1.06 μm，脉宽为23 ns，脉冲能量为25～40 J。用流动的水帘作为激光冲击的约束层材料，硅酸乙酯作能量吸收层。对冲击后试件的残余压应力、硬度和耐磨性等进行了测量分析。结果表明，球铁曲轴经激光冲击强化后，受冲击部位没有明显的宏观变形，获得了较高的表面硬度和残余压应力，耐磨性比未冲击强化处理提高1.4倍，有效地提高和改善了曲轴的使用寿命。     

汽车覆盖件模具激光表面强化中环带区域的测量及轨迹规划

在模具表面激光强化中,测量及轨迹规划是工艺实值墓丶方?本文针对汽车覆盖件模具表面较为常见的侧壁结构,从中抽取出更为基本的一类型面--环带,提出了一种基于特征线的环带测量及轨迹规划的方法.并且在建立环带数学模型的基础上对误差进行了分析,证明了这种方法不仅简单、高效,而且满足相应的加工工艺要求.     

T10钢激光相变硬化的组织与性能研究

采用激光相变硬化工艺对T10钢表面进行了改性处理,并对改性后的组织与性能进行了研究,结果表明:硬化区组织为针状马氏体+少量残余奥氏体,热影响区组织为少量针状马氏体+网状渗碳体.基材组织为回火马氏体.淬硬层表面的洛氏硬度最高值为940Hv0.1,淬硬层内的显微硬度分布均匀,从硬化区→热影响区→过渡区→基材显微硬度呈梯度变化.激光相变硬化后淬硬层耐磨性分析,要比常规淬火后耐磨性提高10%左右.     

快速轴流CO2激光器激光相变硬化处理HT250的研究

用快速轴流CO2 激光器对HT2 5 0进行激光相变硬化处理 ,优化出处理HT2 5 0所需的合理工艺参数匹配 ,并从硬化带尺寸、微观组织形态、硬化带内硬度分布等方面分析了快速轴流CO2 激光器进行激光相变硬化处理过程中 ,工艺参数对硬化区的影响 ;实际试验证明只要工艺参数选取适当 ,轴流激光器也可用于热处理 ;实验中发现当用某些参数处理材料时 ,由于表面张力的作用 ,试样的表面精度有所提高。根据试验结果拟合出所有工艺参数中两个最重要参数 :激光功率密度 q ,激光扫描速度V 的关系曲线 ,给出了相应的公式     

亚共晶白口铸铁激光表面强化的微观组织特征

对要求高耐磨的大型工件常用的亚共晶白口铸铁材料进行了不同条件的激光表面强化处理。重点分析研究其微观组织特征 ,目的是解决亚共晶白口铸铁使用寿命短和脆性大的难题。     

脉冲激光相变硬化中的二维点阵光强分布设计

激光强度空间分布是影响脉冲激光相变硬化效果的重要因素。现有的二维点阵光束按强度均匀分布设计,不能完全满足应用要求。为此提出基于有限元(FE)分析的光强空间分布逆向设计思路,并给出了实现方法。建立脉冲激光相变硬化有限元模型,考虑了材料热物性参数随温度的变化和相变过程,并用实验进行校核。研究了二维点阵分布参数对温度场的影响,从目标温度场和硬化层形貌出发对二维点阵的分布参数进行调整,获得优化的强度空间分布。针对汽车冲压模具表面强化的工艺要求,应用此方法设计出具有实用价值的激光强度空间分布。     

Controlled Laser Transformation Hardening of Martensitic Stainless Steel by Pulsed Nd: YAG Laser

Laser transformation hardening (LTH) was applied to the surface of the AISI 420 martensitic stainless steel by a pulsed Nd:YAG laser to obtain optimum hardness. The influences of process parameters (laser pulse energy, duration time, and travel speed) on the depth and hardness of laser treated area were investigated. Image analysis of SEM microstructure of AISI 420 showed that plate-like carbide have almost fully and (30~40)% of globular carbide particles dissolved into the matrix after laser transformation hardening by pulsed laser and the microstructure was refined to obtain controlled tempered martensite microstructure with 450 VHN hardness.     

激光入射角度对激光表面硬化效果的影响

研究不同激光入射角度对不同类型高功率ＣＯ_２激光表面硬化效果的影响。选定激光器后，在相同的输出功率，扫描速度，离焦量下，随着激光入射角度的变化，试样表面吸收的实际功率密度发生变化，因此引起激光硬化深度、硬化宽度、表面显微硬度变化。只有法线方向的能量被吸收，随着入射角度的增大。淬硬层的宽度逐渐增大，实际结果和理论计算基本相一致。