歯車金型レーザー表面強化技術

歯車型レーザー表面強化技術とは、高エネルギー密度のレーザービームとコーティングまたはクラッド材料を使用して、数値制御された環境で歯車または型の表面を処理し、表面層の構造または組成を変更して表面相を実現することを指します。変化の強化または強化性的修復の技術。

1.レーザー相変態強化の金属材料科学

いわゆるレーザー相変化強化は、レーザービームでワークピースをスキャンして、Ac3臨界点より上でワークピースの表面をすばやく加熱することです。加熱された層が光点から離れると、温度は即座にマルテンサイト領域に入ります。またはワークマトリックスの熱伝導によるベイナイト。ゾーンでは、マルテンサイト変態またはベイナイト変態が発生し、変態強化プロセスが完了します。



相変化強化プロセスは、表面品質が良いという利点があり、さまざまな材料、ワークピースの熱容量、およびレーザー処理プロセスパラメーターの違いに応じて、制御可能な硬度と強化層の深さを実現できます。従来の熱処理プロセスの強化効果に影響を与える技術的要因は、レーザー相変化強化の役割で大きく変化しました。



1.分散の強化と歪みの強化

レーザー変態を強化してオーステナイトを形成します。レーザー照射を停止すると、金属表面にマルテンサイト変態が発生します。このプロセス環境で形成されたオーステナイトでは、表層であろうと内層であろうと、オーステナイト粒は析出や成長の可能性がありません。



分散オーステナイト粒は分散マルテンサイト相またはベイナイト相を形成するため、構造は格子強化および分散強化効果を有する。さらに、冷却条件下で形成されたマルテンサイト格子は、従来の焼入れよりも高い欠陥密度を持っています。同時に、残留オーステナイトも非常に高い転位密度が得られるため、金属材料に歪み強化効果があり、強度が大幅に向上します。



2.酸化脱炭焼入れなし

従来の熱処理では、加熱プロセス中にワークピースが保護されていないと、酸化と脱炭が発生し、ワークピースの硬度、耐摩耗性、性能、および耐用年数が低下します。



レーザー相変化強化に使用される光吸収塗料は、ワークの表面を酸化から保護する性質があります。



3.レーザー強化の抗疲労メカニズム

金属材料の耐疲労性に影響を与える理由の1つは、疲労亀裂の開始時間です。材料損傷の過程で摩耗と疲労が相互作用的に促進されます。摩耗溝マークが疲労亀裂の開始点になり、疲労亀裂の開始を加速する可能性があります。材料の表面に疲労亀裂が発生した後、表面粗さが大幅に悪化します。 、摩耗も増加します。



レーザー強化層は、塑性変形や接着剤の摩耗に対して強い耐性があります。



4.同等に強力な作業層

従来の熱処理の冷却方向は表面から内側であり、表面の冷却速度が最も速く、表面から内側への冷却速度が徐々に低下するため、表面から内部への硬度値の勾配分布内部が得られます。



レーザー変態強化の加熱方向も同じですが、表面温度が比較的高く、加熱時間は0.2〜0.25秒と比較的長く、内層オーステナイト化は瞬時に完了し、表層オーステナイトになります。炭素濃度が高いほど、固溶体強化効果が強くなります。



レーザー焼入れの冷却方向は、従来の熱処理とは逆で、内側から外側に向かっています。内層の温度は低いですが、冷却速度は最も速いです。外層の温度は高いですが、固溶体強化の利点がありますが、冷却速度が最も遅く、濃度はわずかに低くなりますが、歪み強化と分散強化が強くなるため、硬化層にほぼ一定の硬度値分布が形成されます。



レーザー強化部品の等強度加工層は、表面が摩耗すると従来の熱処理部品の摩耗率が加速する現象を回避します。



2.ギアレーザー相変化強化プロセス技術

1.重要な問題

ギアは、低炭素鋼ではなく、中炭素鋼で作成する必要があります。低炭素鋼を使用した場合、歯車のベースには強度保証がなく、曲げ疲労強度が低下します。



2.元の状態

歯車の本来の最良の状態は焼入れ焼戻し状態であり、特定の操作は、歯車ブランクが鍛造された後の応力緩和熱処理と組み合わせることができます。鍛造ブランクの焼ならしと高温焼戻しは、歯車の望ましい焼入れ焼戻し状態を得るための低コストの方法です。



3.スキャン方法

レーザー強化歯車のスキャン方法には、主に円周方向の連続スキャンと軸方向の分割歯スキャンが含まれます。



4.ギアレーザー強化の前処理技術

適切な前処理は、ギアレーザー強化処理を確実にするための鍵の1つであり、レーザー処理では常に困難な問題でした。合理的で適用可能な前処理プロセスは、歯車表面の焼入れ亀裂を防ぎ、表面燃焼感度を低下させ、レーザー処理後の歯の表面の精度を確保し、硬化層の厚さを増やすことができます。



5.ラップテクノロジーと焦点ぼけの違いの問題はありません

歯車の使用条件により、歯車の表面硬化層は歯形に沿って適度に分布する必要があり、歯車の形状は特殊です。また、歯車のピッチ面を焼入れ帯と重ねることはできません。そのため、専用の広帯域集束システムが必要です。



さらに、歯の表面へのレーザービーム照射は、歯の表面の異なる部分が同じ焦点ぼけ量を持つことを保証できないため、焦点の照射位置を選択することは、歯の表面硬度の合理的な分布を確実にするための重要なリンクです。



6.レーザーギアの性能

レーザーギアの性能は、主に3つの側面にあります。疲労性能です。レーザー歯車も焼入れ強化歯車も歯が折れていない場合は、曲げ疲労耐性、耐摩耗性、使用性能が高いことがわかります。