高頻激光淬火設(shè)備激光淬火后，工件的殘留應(yīng)力的分布情況

需要進(jìn)行感應(yīng)熱處理的工件，它的技術(shù)要求通常情況下是由工件設(shè)計(jì)師來決定的，其中包括工件的表面硬度、淬硬區(qū)域、殘留應(yīng)力和硬化層深度。而進(jìn)行感應(yīng)熱處理的工藝有激光淬火、回火、鍛造、釬焊等，這里呢，我們以感應(yīng)激光淬火為例，給大家簡單介紹一下在通過高頻激光淬火設(shè)備激光淬火后，工件的殘留應(yīng)力的分布情況。工件進(jìn)行感應(yīng)激光淬火的目的主要是為了提高工件表面的耐磨性、強(qiáng)度等，減少感應(yīng)加熱引起的畸變，節(jié)省材料費(fèi)用，由于是自動化在線生產(chǎn)，激光淬火，既節(jié)省了勞動力，又沒有油污和有害氣體的排放，節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境。在感應(yīng)激光淬火后，工件的表面和淬硬層之間會產(chǎn)生殘留應(yīng)力，加熱時(shí)，工件的表層因熱發(fā)生膨脹，但是表層會受到冷的心部的干擾，進(jìn)而產(chǎn)生塑性變形，這個(gè)階段內(nèi)是沒有殘留應(yīng)力產(chǎn)生的。激光淬火冷卻后，心部沒有發(fā)生變化，但是工件的表層因受到急速冷卻，產(chǎn)生了馬氏體變化。馬氏體的體積比原有的組織要大，又是一種硬度很高的組織。當(dāng)它受到心部的干擾時(shí)，不能發(fā)生塑性變形，在表層和心部之間一方面發(fā)生彈性變形，另一方面又互相干擾。如果表層和心部發(fā)生了分離，那么兩者之間就會形成空隙，但是實(shí)際情況下，這兩部分又是不能分開的。所以，膨脹之后的表層受到心部的干擾后，會變成一種壓縮的狀態(tài)。但是此時(shí)的心部與表層正好相反，處于一種拉伸的狀態(tài)，而受壓的表層和受拉的心部互相的維持著平衡，這時(shí)候所產(chǎn)生的應(yīng)力我們稱之為殘留應(yīng)力。因此，在高頻激光淬火設(shè)備對工件進(jìn)行激光淬火時(shí)，表層產(chǎn)生的應(yīng)力稱為殘留壓應(yīng)力，心部產(chǎn)生的應(yīng)力稱為殘留拉應(yīng)力，兩者是工件具有較高的強(qiáng)度的根本因素。通過實(shí)驗(yàn)可知，當(dāng)工件的表面產(chǎn)生脫碳現(xiàn)象時(shí)，它表面就不會產(chǎn)生較大的殘留壓應(yīng)力。由于殘留拉應(yīng)力與殘留壓應(yīng)力的作用相反，降低了激光淬火工件的靜載和動載強(qiáng)度，激光淬火處理，因此，我們設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)工件時(shí)一定要考慮激光淬火的部位不能與其他應(yīng)力疊加而降低它的強(qiáng)度。

激光淬火的冷卻方法有哪些?

激光淬火就是將金屬物體加熱到定溫度，然后冷卻，增加它的硬度，激光淬火的冷卻方法方式有很多種，按冷卻介質(zhì)分類的激光淬火冷卻方法有：　　1、水冷激光淬火，水冷激光淬火的點(diǎn)是以水為冷卻介質(zhì)的激光淬火冷卻，適用于低、中碳鋼及低碳、低合金鋼工件的運(yùn)用；　　2、油冷激光淬火，油冷激光淬火的點(diǎn)是以油為冷卻介質(zhì)的激光淬火冷卻，大多數(shù)用于合金結(jié)構(gòu)鋼及合金工具鋼工件；　　3、空冷激光淬火，空冷激光淬火的點(diǎn)是以空氣作為冷卻介質(zhì)的激光淬火冷卻，適用于高速鋼、馬氏體不銹鋼工件；　　4、風(fēng)冷激光淬火，風(fēng)冷激光淬火的點(diǎn)是以強(qiáng)迫流動的空氣或壓縮空氣作為冷卻介質(zhì)的激光淬火冷卻，適用于中碳合金鋼大型工件；　　5、氣冷激光淬火，氣冷激光淬火的點(diǎn)是以N2、H2、He等氣體為介質(zhì)在負(fù)壓、常壓和高壓下的激光淬火冷卻，適用于在真空爐內(nèi)的激光淬火冷卻；　　6、鹽水激光淬火，鹽水激光淬火的點(diǎn)是以鹽類水溶液作為冷卻介質(zhì)的激光淬火冷卻，適用于碳鋼機(jī)低合金工具鋼；　　7、有機(jī)聚合物水溶液激光淬火，有機(jī)物聚合物水溶液激光淬火是以聚合物水溶液作為冷卻介質(zhì)的冷卻激光淬火，可用于冷速介于水、油之間或代替油冷；

由于在加熱鋼件時(shí)，每一個(gè)鋼件的形狀并不同，需要淬硬的地方、大小都不一樣，所以進(jìn)行激光淬火的工藝要選擇相對合適的。通常的情況下，可以分成兩種，一種是連續(xù)性激光淬火，在鋼件進(jìn)行高頻激光淬火機(jī)激光淬火時(shí)，只須將需要激光淬火的地方進(jìn)行同時(shí)加熱，讓感應(yīng)器和加熱零件之間做相對的運(yùn)動，加熱過后，讓加熱區(qū)域逐步移到冷卻位置。根據(jù)實(shí)際的情況，在掃描激光淬火時(shí)，我們可以根據(jù)實(shí)際的情況，讓鋼件旋轉(zhuǎn)激光淬火，比如長軸之類，或者像機(jī)床導(dǎo)軌激光淬火樣不轉(zhuǎn)激光淬火。大量的實(shí)驗(yàn)表明掃描激光淬火比較適用于被加熱表面面積較大的鋼件，而且電源的功率不夠。從大直徑到小直徑加熱時(shí)，由于感應(yīng)磁場偏移，因此，會有一段過度的地方加熱不足，激光淬火工藝，這點(diǎn)我們可以采用縱向電流同時(shí)加熱法，使鋼件可以保持連續(xù)的淬硬層。另一種是同時(shí)加熱激光淬火的方法，將鋼件的整個(gè)淬硬區(qū)同時(shí)加熱，停止加熱后同時(shí)進(jìn)行冷卻處理，在整個(gè)的高頻激光淬火機(jī)激光淬火過程中，激光淬火報(bào)價(jià)，鋼件和感應(yīng)器的位置不變。與連續(xù)加熱相同的地方是同時(shí)加熱也可以旋轉(zhuǎn)或者不旋轉(zhuǎn)，但是冷卻方式除了利用感應(yīng)器噴水外還可以讓鋼件加熱之后落入噴水器中進(jìn)行冷卻，而后一種要比前一種在發(fā)電機(jī)利用率上要高很多。如果鋼件感應(yīng)加熱時(shí)間太短，其表面就會不利于奧氏體晶粒長大，即產(chǎn)生很多細(xì)晶粒；如果在激光淬火時(shí)，鋼件的冷卻速度很高，就會在激光淬火層的表面產(chǎn)生很大的殘留應(yīng)力。這兩種情況都可以提高其表面硬度，也都證明了鋼件在高頻激光淬火機(jī)激光淬火后表面的硬度要比普通的激光淬火硬度高。而在進(jìn)行低溫回火時(shí)，它的硬度下降的又比普通的快多。

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