非標齒輪加工 | 如何強化齒輪模（mó）具激光表麵技術

　　激光相變強（qiáng）化的加（jiā）熱方向雖然（rán）也相同，但表麵（miàn）溫度較高，而且加熱（rè）時間相對較長，可達02~0.25s，使得表層（céng）氏體中有更高的碳濃度，有更強的固溶（róng）強化效果。激光淬火冷卻（què）方向卻與常規熱（rè）處理相反，是由裏及表，裏層溫度雖低，但冷（lěng）卻速度最快，外層（céng）溫度雖高，有固溶強化優勢，但冷卻速度最慢，雖然裏層碳濃度稍低，但畸變強化和彌散強化更強烈。這樣在硬化層內就（jiù）形成了幾（jǐ）乎不變的硬度值分布。常規熱處理的冷卻方（fāng）向是（shì）由表及裏，表麵的冷卻速度最快，由表及裏冷卻速度逐漸降低，所以得到了由表及裏硬度值下降的梯度（dù）分布。

　　齒輪模具激光表麵強化（huà）技（jì）術，是指在（zài）數控環境下利用高能量（liàng）密度的（de）激光束和塗米或熔營材料對齒輪或（huò）模且表麵進行處理改變其（qí）表（biǎo）

　　層的組織或成分，實現（xiàn）表麵相變強（qiáng）化或增強性修複的技術。

　　激光相變強化的金屬材料學

　　所謂激光相變強化，是用（yòng）激光束掃描工件，使工件表層快速升溫到Ac3臨界點以上（shàng），受熱層在光（guāng）斑移開時，由於工件基體的熱傳（chuán）導作用使溫度瞬間進入（rù）馬氏體區或貝氏體區，發生馬氏體相變或貝氏體（tǐ）相變，完成相變強化過程。

　　相（xiàng）變強化工藝具有表麵質量（liàng）好的優點，可根據不同材質，工件熱容量大小，以及激光外理工藝參數的不同，實現硬度，強化層深度可（kě）控。在傳統熱（rè）處理工藝（yì）中影響強化效果的技術因素，在激光相變強（qiáng）化（huà）中所起的（de）作用發生（shēng）了很大變化。

　　1.彌散強化和畸變強化

　　當停止激光照射，金尾表麵發生馬（mǎ）氏體轉變。在此工藝環境下形成的（de）奧氏體（tǐ），不管是表層，還是裏層，奧氏體晶粒都沒有孕育長大的機

　　彌散的奧氏體（tǐ）晶粒，形成彌散的（de）馬氏體相或貝氏體相，使組織具有晶格強化的同時具有彌散強化效果。而且，在（zài）激冷條件下形成的馬氏體晶格（gé），比常規淬火有更高（gāo）的缺陷（xiàn）密度。與此同時，殘餘體也獲得極高的位錯密度，使金屬材料具（jù）有畸變強化效果，強度大大提高。

　　彌散強化和畸變強（qiáng）

　　當停止激光照射，金屋表麵發生（shēng）馬氏體轉變。在（zài）此工藝環境（jìng）下形成的奧氏體，不管（guǎn）是表層，還是裏層，奧氏體晶粒都沒（méi）有孕育長大的機會（huì）

　　彌散（sàn）的奧氏體晶粒，形成彌散的馬氏體相或（huò）貝氏體相，使組織具有晶（jīng）格（gé）強化的同時具有彌散強化效果。而且，在激冷條件下（xià）形成的馬氏體晶格，比常規淬火有更高的（de）缺陷密度。與此同時，殘餘體（tǐ）也獲（huò）得極高的位錯（cuò）密度，使金屬材料具有畸變（biàn）強化效果，強度（dù）大大提高。

　　2.無氧化脫碳淬火

　　在傳統熱處理中，工件在加熱（rè）過程中如沒有保護（hù）措施，便會發生氧化、脫碳現象，使工件的硬度、耐磨性、使用（yòng）性能和使用壽命降低（dī）。激光相（xiàng）變強化所使用（yòng）的吸光（guāng）塗料具有保護工件表麵免遭每（měi）化的性能

　　3.激光強化（huà）的抗疲勞機（jī）理

　　影響金屬材料抗疲勞性能的原因之一是疲勞（láo）裂紋的萌生時間。磨（mó）損和疲勞在材料損傷過（guò）程中交互（hù）促進，磨損溝痕可成為（wéi）疲勞裂紋的萌生點，加諫疲勞到（dào）紋的萌生，材料表麵出現疲勞梨紋後，表麵粗精（jīng）度（dù）嚴重惡化，腐損也將（jiāng）加劇，激光強化層具有較強的抗塑性變形和抗粘著腐損能力。

　　化工藝技術

　　1.材料問題

　　齒輪宜采用（yòng）中碳（tàn）鋼，不宜采用（yòng）低碳鋼。如果采用（yòng）低碳鋼，齒輪的基體將沒有強度保證，降（jiàng）低彎曲疲勞強度。

　　2.原始（shǐ）狀態

　　齒輪的最佳原始狀態是調質狀態，具體操作可與齒輪毛還鍛（duàn）造後的消除應力（lì）熱處理相結合。鍛還正火加（jiā）高溫回火，獲得齒輪所希望的（de）調質狀態，是低成本之路。

　　3.掃描方式

　　激光強（qiáng）化（huà）步輪的（de）掃描方式主要有（yǒu）周向連續掃描和軸向分步掃（sǎo）描

　　4齒輪激光強化的預外理技術（shù）

　　火裂紋，降低表麵燒損敏（mǐn）感性，保證激光處理後的齒麵精（jīng）度，增加淬硬層厚度。

　　5.無搭接技（jì）術和離焦差異問題

　　由於齒輪工況要求，齒輪表麵硬化層要求沿齒廓（kuò）合理分布，而齒輪的形狀特殊，另外齒輪節圓麵不能（néng）有淬火帶搭接，因此，需要專用寬帶聚焦係統。此外，由於激光束對齒麵的照射不（bú）能保證齒麵不同部位均有相（xiàng）同的離焦量，選擇焦點的照射位置是保（bǎo）證齒麵硬度分布合（hé）理的（de）關鍵（jiàn）環節。