[發明專利]用于形狀復雜的部件的表層硬化的方法和裝置

有效

• 申請號: 200780048814.0
• 申請日: 2007-10-10
• 公開（公告）號: CN101605914A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: B·布倫納;S·邦斯;F·蒂茨;M·塞弗特;J·漢韋伯;S·庫恩;U·卡森克
• 申請（專利權）人: 弗勞恩霍弗實用研究促進協會
• 主分類號: C21D1/09
• 分類號: C21D1/09;C21D10/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 肖日松;梁 冰

1.一種用于借助于多個能量作用區而將形狀復雜的部件表層硬 化的方法，其特征在于，能量作用區(2)在不同的、空間和時間上相分 開的軌道(5)上借助于協同工作的運動系統(6)以如下方式被引導，即， 使得，通過單獨溫度場(3)的疊加，產生統一的、完全包括所述部件(1) 的功能面(21)的溫度場(4)，在所述溫度場(4)內，所述部件(1)稍后的硬 化區(8)的每個表面元件(7)至少一次達到所選擇的奧氏體化溫度范圍 ΔT_a，且單獨溫度場3.1至3.n(3)的最高溫度T_maxn之間的時間上的間隔Δt 小于最高溫度T_maxn和馬氏體開始溫度MS之間的時間差Δt_ms。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，單獨的能量作用區 (2)的功率密度分布(16)相應地獨立地與局部散熱條件和所期望的硬化 寬度(19)及硬化深度(20)相匹配。

3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用激光輻射以 產生所述單獨溫度場(3)。

4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述功率密度分布 (16)與所述局部散熱條件和所期望的硬化寬度(19)及硬化深度(20)的 匹配通過合適的部分散焦的激光光束(17)的震蕩來進行，且用于激光 光束震蕩的振動函數以依賴于地點的方式通過運動系統(6)的控制而 被操控或產生。

5.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用感應能以產 生所述單獨溫度場(3)。

6.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述功率密度分布 (16)與所述局部散熱條件和所期望的硬化寬度(19)及硬化深度(20)的 匹配通過單獨的感應器(15)之間的重疊或間距的調節和/或所述單獨的 感應器(15)至所述部件(1)的耦合間距的調節來進行且通過運動系統(6) 的運動程序來實現。

7.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述統一的溫度 場(4)通過激光輻射和以感應的方式所產生的功率密度分布的同時的 作用而實現。

8.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，針對部分地在空間 上分開地布置的或分叉的功能面(21)的情況，所述功率密度分布(16) 以如下方式調節，即，使得其分開地包括所述功能面的相應的部分面， 并且在所述部分面的不同的路徑長度的情況下，單獨的進給速度(22) 以如下方式調節，即，使得所述分開的功能面的單獨溫度場(3)在達到 其結合點時具有時間間隔Δt_n＜Δt_ms。

9.一種用于借助于多個能量成形單元而將形狀復雜的部件表層 硬化的裝置，其特征在于，所述能量成形單元(9)與用于光學的或電磁 的輻射的一個或多個能量源(10)相連接且相應地各自緊固在分開的但 協同工作的運動系統處并且包含允許在3D軌道運動期間改變能量源 的功率密度分布的技術器件，其中，相應地各自緊固在分開的但協同 工作的運動系統處的能量成形單元(9)通過橫向于能量作用區的進給 方向的非諧和的振動函數的使用而產生非對稱的功率密度分布。

10.根據權利要求9所述的裝置，其特征在于，用于光學輻射的所 述能量源(10)為激光器(12)。

11.根據權利要求10所述的裝置，其特征在于，所述激光器(12) 借助于光導纖維(13)相應地與一個或多個射束成形單元(9)相連接。

12.根據權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述能量源(10)為 纖維耦接式高功率二極管激光器。

13.根據權利要求11所述的裝置，其特征在于，所述射束成形單 元(9)含有激光光束掃描器(24)且該激光光束掃描器(24)與所述運動系 統的控制單元(25)相連接。

14.根據權利要求9所述的裝置，其特征在于，用于電磁輻射的所 述能量源(10)為感應發生器(26)，且所述能量成形單元(9)為感應器 (15)。