先進(jìn)技術(shù)！齒輪的激光熱處理技術(shù)

在我國從二十世紀(jì)八十年代就剛開始齒輪激光熱處理的科學(xué)研究，另外研發(fā)了多種多樣激光熱處理武器裝備，已經(jīng)變成一項(xiàng)好用并極有發(fā)展前途的高新科技。

做為一種新式的表層加強(qiáng)技術(shù)，齒輪激光熱處理擺脫了傳統(tǒng)式熱處理的缺陷，得到了理想化的強(qiáng)度和硬底化層遍布，耐磨性能大大提高，使用期增加，淬火崎變細(xì)微，齒輪精度級(jí)別不受影響，軸頸不用碾磨，能夠替代滲氮、高頻淬火等表層有機(jī)化學(xué)熱處理和磁感應(yīng)熱處理等傳統(tǒng)手工藝，生產(chǎn)制造低成本，生產(chǎn)制造高效率，現(xiàn)階段早已廣泛運(yùn)用于船只、風(fēng)能發(fā)電、冶金工業(yè)、礦山開采及工程機(jī)械等多種多樣制造行業(yè)各種齒輪的表層硬底化解決，特別是在合適大中型和特殊齒輪的熱處理，較大 直徑達(dá)3M之上。

1.激光淬火技術(shù)

激光淬火是以高效率能量相對(duì)密度（103~108W/cm2）的激光束迅速直射零件表層，使其硬底化層位置一瞬間消化吸收太陽能馬上轉(zhuǎn)換為能源，使激光功效區(qū)溫度大幅度升高做到原材料的改變點(diǎn)之上，產(chǎn)生馬氏體，這時(shí)零件常規(guī)呈熱態(tài)，與加溫區(qū)中間有非常高的溫度場，一旦終止激光直射，其加溫區(qū)因激冷而產(chǎn)生直冷淬火，使金屬表層 的馬氏體轉(zhuǎn)化成奧氏體。而這類奧氏體機(jī)構(gòu)十分細(xì)微，具備比基本淬火高些的機(jī)構(gòu)缺點(diǎn)相對(duì)密度。因?yàn)槔渌俸芸欤?04~109℃/s），氧原子趕不及外擴(kuò)散，因而奧氏體碳含量較高，殘余馬氏體也得到 較高的位錯(cuò)相對(duì)密度，使原材料具備崎變加強(qiáng)實(shí)際效果，進(jìn)而明顯提升了零件表層的耐磨性能。

另外，硬底化層內(nèi)殘余有非常大的壓地應(yīng)力，又明顯提升了零件表層的疲勞極限。運(yùn)用這種特性對(duì)齒輪表層執(zhí)行激光淬火，能夠明顯提升原材料的耐磨性和緩解疲勞特性。圖1為齒輪的激光熱處理。

2.激光淬火加工工藝

（1）激光淬火加工工藝主要參數(shù)

激光淬火的硬底化指標(biāo)值主要是硬底化層深層、總寬和強(qiáng)度。危害所述指標(biāo)值的基礎(chǔ)加工工藝主要參數(shù)是：功效在產(chǎn)品工件表層上光點(diǎn)規(guī)格d（mm），激光器功率N（W），掃描儀速率V（即產(chǎn)品工件挪動(dòng)速率，mm/min），次之也有原材料對(duì)光線的消化率。除此之外，也是有立即將功率P（W/cm2）做為操縱加工工藝的主要參數(shù)。

激光硬底化層深層（δ）∝激光輸出功率P/掃描儀速率V，光點(diǎn)規(guī)格d。因而，在制訂激光淬火加工工藝主要參數(shù)時(shí)，首先應(yīng)明確激光輸出功率、光點(diǎn)規(guī)格和掃描儀速率。

運(yùn)用2mW持續(xù)CO2汽體激光器對(duì)40鋼開展激光淬火，獲得的硬底化層深層與輸出功率、光點(diǎn)規(guī)格、掃描儀速率呈占比關(guān)聯(lián)，其關(guān)聯(lián)以下：

δ＝－0.1097＋3.02P/（dV）

式中δ——硬底化層深層（mm）；

P——加溫功率（W/cm2）；

d——光點(diǎn)直徑（mm）；

V——掃描儀速率（mm/min）。

（2）齒輪激光淬火的掃描儀方法

關(guān)鍵有二種：一是軸向持續(xù)掃描儀，即齒輪持續(xù)旋轉(zhuǎn)，激光束徑向挪動(dòng)，在齒表面產(chǎn)生螺旋狀間距硬底化帶，合適于中、小變位系數(shù)（5毫米下列）齒輪；二是徑向分齒掃描儀，即激光沿齒輪做徑向反復(fù)運(yùn)動(dòng)，齒輪傳動(dòng)齒輪同一側(cè)的掃描儀工作中進(jìn)行后，激光束移到另一選中部位，反復(fù)所述健身運(yùn)動(dòng)。合適于中、大變位系數(shù)齒輪。