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激光表面处理技术在齿轮加工中的应用

齿轮是机械设备传动系统中应用极为广泛、用量很大的通用机械零件,在使用过程中易产生疲劳点蚀、胶合、断齿等失效现象,因此齿轮表面质量的好坏直接影响传动部件的质量与寿命。为了提高齿轮的承载能力,延长其使用寿命,必须采用表面强化处理的方法以提高齿轮硬度。工业上应用多种热处理方法来强化表面,其中齿轮激光表面强化就是一种新型的表面强化技术,通过多年的发展和成功实践,它克服了传统热处理的一些缺点,已成为实用的、极有发展前景的一项高新技术。

激光表面工程技术是将现代物理学、计算机、材料科学、先进制造技术等多方面的成果和知识结合起来的一项高新技术,不仅能实现金属材料的表面强化,还能实现低等级材料的高性能表面改性,达到零件低成本与表面高性能的最佳组合。

激光淬火是以高能量密度的激光束快速照射工件表面,使其硬化部位瞬间吸收光能立即转化为热能,使激光作用区温度急剧上升,形成奥氏体。此时基体冷态并与加热区之间有极高的温度梯度,一旦停止激光照射,加热区因急冷而发生直冷淬火,使金属表面发生马氏体相变,而这种马氏体晶粒十分细化,具有比常规淬火更高的缺陷密度,由于冷却速度极快,碳原子来不及扩散,因此马氏体含碳量较高,参与奥氏体也获得高的位错密度,从而使材料具有畸变强化效果,强度大大提高。

工艺特点和优势

1. 与传统工艺相比,具有最小的变形,后续加工余量小,有些工件处理后可直接使用。

2. 可处理零件的特定部位以及其他方法难以处理的部位,进行灵活的局部强化。

3. 一般无需真空条件,即使在进行特殊的合金化处理时,也只需吹保护气体即可有效防止氧化和元素烧损。

4. 配有计算机控制的多维空间运动工作台的大功率激光器,特别适用于生产率很高的机械化、自动化生产。

5. 生产效率高,加工质量稳定可靠,成本低,绿色工艺,经济效益和社会效益好。

6. 激光强化使金属材料更耐疲劳(硬化层内具有较高但稳定的残压应力)。

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