[發明專利]一種對軸類工件進行激光相變硬化的工藝

無效

• 申請號: 201210137110.3
• 申請日: 2012-05-05
• 公開（公告）號: CN102649990A
• 公開（公告）日: 2012-08-29
• 發明（設計）人: 柳岸敏;張翀昊
• 申請（專利權）人: 張家港市和昊激光科技有限公司
• 主分類號: C21D1/09
• 分類號: C21D1/09;C21D9/28
• 代理公司: 張家港市高松專利事務所(普通合伙) 32209
• 代理人: 張玉平

技術領域

本發明涉及到激光相變硬化工藝，尤其涉及到一種對軸類工件進行激光相變硬化的工藝。

背景技術

隨著表面工程各項技術的發展，對鋼鐵材料的表面處理的技術、方法、工藝也得到了極大的改進與創新。目前，市場上絕大部分的熱處理方法都是對工件進行整體熱處理，無法對工件某一指定的局部表面進行針對性的熱處理，使得工件其他部分表面性質不發生變化。激光表面硬化幾乎是唯一的一種能夠對工件指定的局部表面進行熱處理的表面技術。

眾所周知，軸類零件的頭部或尾部，例如：軸向柱塞泵中的空心柱塞的頭部即空心柱塞的柱塞頭，由于其工作表面頻繁摩擦，需要良好的耐磨性能。為此，通常使用耐磨合金制造柱塞體，或用燒結或其他方法覆以耐磨層，制造成本較高；為了節省制造成本，已經有人嘗試采用整體熱處理硬化的方法來增加軸類零件工作表面的耐磨性。但由于以下三個原因，軸類零件往往不適用于整體熱處理硬化：(1)軸類零件其它部位受到摩擦較少，不易磨損，無需硬化；(2)軸類零件往往要求較高的整體韌性；(3)若進行整體熱處理硬化，則熱處理以后的熱變形無法控制，并且，由于硬化后加工難度增大，不易再次進行機械加工。因此，一種較為創新的方法是：使用激光相變硬化技術，對軸類零件的頭部或尾部的指定區域，進行一圈環狀硬化處理，造成一個環狀硬化帶。具體工藝為：激光光束垂直于工件軸向，照射在工件表面待加工處，沿工件周向行進一圈，造成一個環狀硬化帶。在使用激光硬化技術對軸類工件進行局部硬化以后，其服役壽命可增加20％～50％。

然而，這種新的硬化工藝仍然有其不足：在進行環狀硬化處理時，激光需行進一圈，起點與終點重合，重合處在短時間內被兩次相變硬化處理，出現金相紊亂。與環狀硬化帶上其他部分相比，重合處的硬度大大降低——圖1示出了環狀硬化帶上各點的硬度測量值，金相不均勻，造成缺陷。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種可大幅減小對待環狀硬化帶的各點的激光照射時間差異的對軸類工件進行激光相變硬化的工藝。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案為：一種對軸類工件進行激光相變硬化的工藝，其步驟為：首先對所述工件進行表面清潔；然后，將所述的軸類工件裝夾在機床的轉子上，并以800-1200轉/分鐘的速度作軸向旋轉；用激光對著旋轉著的軸類工件環狀表面的待硬化處進行交角為78-85°的照射，當該受熱硬化的環狀表面的光斑中心點的溫度達到1000-1200℃時，照射結束，硬化完成；

所述激光的發生裝置的種類根據所述工件的表面光潔度而定：表面光潔度為Ra0.2以下的工件，選用二氧化碳激光；表面光潔度為Ra0.2以上的工件，選用半導體激光；

所述激光的發生裝置的輸出功率根據所述工件的待加工環狀帶的直徑及所選激光的發生裝置的種類而定：直徑5-15mm，半導體激光為1KW，二氧化碳激光為2KW；直徑15-35mm，半導體激光可選用2KW輸出功率，二氧化碳激光為4KW；直徑35mm以上，半導體激光可選用4KW輸出功率，二氧化碳激光為10KW。

所述的表面清潔包括去除油污和鐵屑。

所述的去除油污采用將所述軸類工件表面加熱去油，或者采用有機清洗劑去油。

在激光照射過程中，檢測所述軸類工件受熱硬化的環狀表面光斑中心處的溫度的頻率為24-72赫茲。

本發明的有益效果為：在整個激光相變硬化過程中，工件始終處于高速旋轉狀態，使環狀硬化帶上各點受熱均勻，同時升溫，同時達到硬化溫度后，停止激光照射，硬化處理后的環狀硬化帶硬度均勻，金相一致，無缺陷產生，工件表面硬度、耐磨性、耐腐蝕性均得至了顯著提高，降低了生產成本，可提高工件服役壽命50％～100％；而且，工件變形小，無需再次機加工；表面外觀質量優良；由于激光束并不垂直照射工件表面，避免了激光束在工件表面被反射，重新進入激光源，損壞激光器，而且，78-85度的交角，使得激光的能量得到了較為充分的利用；除此之外，24-72赫茲之間的溫度采集頻率的設置比較合理，使得檢測到工件表面光斑中心處的溫度達到目標溫度時，能夠及時停止激光照射——參見圖3所示，滿足了硬化工藝要求。

附圖說明

圖1是采用背景技術中所述的激光相變硬化工藝得到的環狀硬化帶與基材的硬度對照圖。

圖2是采用本發明所述的激光相變硬化工藝得到的環狀硬化帶與基材的硬度對照圖。

圖3是本發明所述的激光相變硬化過程中工件表面光斑中心處的溫度曲線示意圖。

具體實施方式

下面以軸向柱塞泵中的空心柱塞的柱塞頭部為例來詳細描述本發明所述的具體實施方案：