[發明專利]全自動高能激光表面硬化系統

無效

• 申請號: 201310238982.3
• 申請日: 2013-06-15
• 公開（公告）號: CN103290177A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 柳岸敏;張翀昊;楊健
• 申請（專利權）人: 江蘇和昊激光科技有限公司
• 主分類號: C21D1/09
• 分類號: C21D1/09
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種全自動高能激光表面硬化系統，屬于高能激光表面硬化領域。?

背景技術

激光具有高亮度、高方向性、高單色性、高相干性的特點，現在正被越來越多的領域所使用，激光硬化就是表面處理技術中的一種。激光硬化是指利用激光光束照射到金屬表面，使其表面溫度達到相變溫度區域（高于奧氏體化溫度，低于融化溫度），表面鋼鐵材料發生奧氏體化相變。待激光光束離開照射區域以后，材料表面的熱量被內部材料吸收，表面溫度迅速降低，一層馬氏體結構在表面形成，即激光表面硬化層。?

傳統的金屬表面硬化方法中，大多使用淬火技術來提高金屬表面硬度。傳統淬火技術一般只能用于整體或者表面硬化，很難對局部表面進行硬化，更難以應用于復雜幾何表面的局部精密加工。并且淬火加工工藝步驟繁瑣，淬火層不均勻，需要進行后期加工，由于淬火熱處理深度大，無法進行空冷降溫，需要冷卻液體強制冷卻，造成廢渣、廢液，增加了加工成本和環境負擔。傳統的淬火技術中，由于對溫度的控制不均勻，容易產生熱裂紋、氣泡、疏松等缺陷。?

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：一種全自動高能激光表面硬化系?統。通過該系統硬化的工件表面，由于對其表面激光功率有效的控制，使其硬化層均勻，熱變形小，符合加工精度要求。?

為了解決上述問題，本發明的技術方案是：?

所述的表面溫度閉環控制系統，通過對激光光波信號的頻率大小的測定，來檢測激光光斑中心的溫度，從而實時追蹤工件表面溫度，通過激光功率自動調節系統來控制激光輸出功率，從而使工件表面溫度的峰值控制在較小的范圍內。?

作為一種優選方案，所述的建立在表面溫度閉環控制系統上的自動化激光加工系統，包括高能激光、反饋系統、表面溫度實時檢測系統、激光功率自動調節系統。?

作為一種優選方案，所述的高能激光為光纖激光器或者半導體激光器或者二氧化碳激光器。?

作為一種優選方案，所述的表面溫度實時檢測系統為通過高溫傳感器對金屬表面溫度進行實時檢測，通過光波反射反射出光譜信號，光譜信號被高溫追蹤器截獲后，信號被放大。?

作為一種優選方案，所述的反饋系統為通過工業PC將截獲后的光譜信號轉換成數字信號并反饋給PID。?

作為一種優選方案，所述的激光功率自動調節系統通過對表面溫度的實時檢測，根據表面溫度的大小來調節激光功率，使工件表面溫度通過激光功率的輸出大小，控制在一定的范圍內使基材處在奧氏體狀態。?

作為一種優選方案，所述的經過高能激光表面硬化后，基材表面?迅速冷卻，在其表面形成一層致密的馬氏體結構。?

作為一種優選方案，所述的特殊部位有轉角或凸起等。?

本發明的有益效果是：?

1、免除工藝開發過程，生產加工實現自動化，無需對工件進行后期加工?

2、能夠應用于復雜的幾何圖形以局部加工?

3、均勻硬化層，提高工件加工精度?

4、生產時間縮短，效率提高?

5、能夠更好的控制工件的工藝參數?

6、無環境污染問題?

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。?

圖1表面溫度閉環控制系統圖?

圖2所示的是經過本系統控制的激光硬化轉角硬化層圖?

圖3所示的是未經過本系統控制的淬火轉角硬化層圖?

圖中標號為1能量輸入、2光源、3能量供應調節、4PID、5實時溫度、6高溫傳感器、7工模具、8基材、9硬化層?

具體實施例

下面通過具體實施例對本發明作進一步的詳細描述。?

實施例1?

一種全自動高能激光表面硬化系統，通過表面溫度閉環控制系統（如圖1），高能激光、反饋系統、表面溫度實時檢測系統、激光功?率自動調節系統。將金屬表面溫度控制在一定的范圍內，使其處于奧氏體狀態。?

將光纖激光器產生的高能激光照射到工件表面，工件表面形成一個直徑為4-6mm光斑，當硬化工件轉角時，由于能量集中，發生尖端效應，溫度曲線急劇上升，造成轉角處的硬化層深度遠大于其他部分，并造成較大的熱變形。?

使用高溫傳感器對金屬表面溫度進行實時檢測，通過光波反射反射出光譜信號，光譜信號被高溫追蹤器截獲后，信號被放大。?

通過工業PC將截獲后的光譜信號轉化為數字信號，并反饋給PID。?

PID通過功率自動調節系統，對轉角表面溫度進行實時檢測，將溫度控制在熔點以下，奧氏體溫度以上。?