复合材料激光淬火加工

汽车工业离不开模具的使用，而汽车模具的质量和精度也对汽车部件有着重要的意义。在对模具进行加工制造的过程中经常会使用到淬火技术。传统的淬火是对整个模具进行淬火，不能选择需要淬火的区域，由于淬火的面积比较大，导致淬火的温度和冷却的程度都是十分不均匀，造成了模具表面的淬火硬度的差异，进而影响汽车零部件的质量。随着激光技术的迅速发展，激光淬火技术逐渐的取代了传统的整体淬火技术。在使用激光对模具的表面进行淬火工作的时候，可以在很短的时间之内，将大量，充足的能量照射在模具表面上的特定区域，这样就会在很短的时间将模具表面的温度升高。而且在淬火工作结束之后，模具可以快速的冷却下来。相对于传统的整体淬火技术，激光淬火技术会缩短模具生产的周期，而且具有很高的工作效率。激光淬火金属马氏体化过程。复合材料激光淬火加工

激光淬火采用高能量激光作为热源，使金属表面快热快冷，瞬间完成淬火过程，得到高硬度、超细的马氏体组织，提高金属表面的硬度和耐磨性，并且在表面形成压应力，提高疲劳强度。激光淬火现已成功地应用到汽车行业、模具行业、五金工具、机械行业行业中易损件的表面强化，特别是在提高齿轮、轴面、导轨、钳口、模具等易损件的使用寿命方面，效果很好，取得了很大的经济效益与社会效益。近年来在丝扣、小型齿面等零部件表面强化方面也得到越来越广的应用。激光淬火适用材料，碳钢、合金钢、轴承钢等中高碳钢，以及铸铁皆可使用。通常对于那些不要求整体淬火，尺寸精度要求较高，变形量控制严格；或采用其他方法难以处理，以及形状复杂，需进一步提高硬度、耐磨性等性能的工件表面强化处理方面具有明显的优势。内壁激光淬火性价比激光淬火对模具进行热处理，变形小，灵活可控。

激光淬火设备主要包括：激光器、机器人、移动工作台等。目前光纤激光器应用较广，激光器将电流通过模块转换成激光，再由光纤引到淬火头上，淬火头内置有用于光束整形的积分镜，将激光整合成条形均匀激光光斑，从淬火头射出；机器人、常用六轴机器人，可实现异形曲面和多角度加工；移动工作台可扩大淬火区域。使用上述设备进行淬火作业时，预先通过CAD/CAM软件确定加工基准、编制加工路径、生成加工程序，并将程序导入激光淬火设备的控制系统等处理，实现由控制系统按照程序控制设备进行自动淬火作业。首先在模具型面图纸上用CAD/CAM软件找出3个定位CH孔，导出step格式文件，用Mastercam打开，在模具上根据3个CH孔测好坐标，输入测好的坐标值到Mastercam中，为路径线定好基准。用Mastercam的5轴路径编程插件编制淬火路径线，以上均为现有计算机辅助设计和辅助制造系统的常规应用，在实际应用中也可选择其他的CAD/CAM系统而非局限于前面提及的几种。

激光熔凝淬火技术是利用激光束将基材表面加热到熔化温度以上,由于基材内部导热冷却而使熔化层表面快速冷却并凝固结晶的工艺过程。获得的熔凝淬火组织非常致密，沿深度方向的组织依次为熔化-凝固层、相变硬化层、热影响区和基材。激光熔凝层比激光淬火层的硬化深度更深、硬度要高，耐磨性也更好。该技术的不足之处在于工件表面的粗糙度受到一定程度的破坏，一般需要后续机械加工才能恢复。为了降低激光熔凝处理后零件表面的粗糙度，减少后续加工量，华中科技大学配制了专门的激光熔凝淬火涂料，可以大幅度降低熔凝层的表面粗糙度。现在进行激光熔凝处理的冶金行业各种材料的轧辊、导卫等工件，其表面粗糙度已经接近激光淬火的水平。激光淬火过程是怎么样的？

金属材料外表对激光辐射能量吸收能力取决于外表状态。一般金属材料外表经过机械加工，外表粗糙度很小，其反射率可达80-90%，影响金属材料外表吸收光能的功率。为了进步金属外表对激光的吸收功率，在激光硬化前要进行外表预处理，外表预处理办法许多，包含进步外表粗糙法、喷涂料法、磷化法、氧化法、镀膜法等，其间常用的是喷涂料法和磷化法。喷涂料法中，涂料多种多样，并且还在不断开发出新产品和新配方。在很多的涂料中，有的配方简单，有的杂乱，但都是在激光淬火中进步激光吸收率的效果，大部分吸光率可达80-98%以上，彻底满意激光淬火的要求。喷类涂料的使用办法简单，操作便利，除可采用喷涂办法使用较大规模生产外，还能够手艺刷涂用于零散少量的暂时加工与实验，且无需增加成套设备。激光淬火技术解决了许多常规热处理工艺无法解决的难题。冶金激光淬火相变硬化

材料激光淬火与影响相变硬化 层性能的主要工艺参数。复合材料激光淬火加工

在诸多的激光表面处理技术中，激光淬火技术是研究非常广、工业应用占有比例非常大的一种。由于其具有相当明显的优越性，能够解决很多传统热处理工艺所不能解决或难以解决的问题，因此激光淬火技术得到了迅速的发展和应用。主要涉及交通、纺织运输、航空航天、精密仪器、重型机械的制造等；处理的零件种类包括汽车、摩托车和轮船等的发动机气缸体内壁、凸轮轴、曲轴、转向器壳体、齿轮、机床导轨、刀具刃口、油管螺纹等，在诸多的应用中，尤其以在汽车制造业内的应用中非常活跃，创造的经济价值较大。复合材料激光淬火加工

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