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激光淬火的歷史和發展

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激光淬火的歷史和發展

發布日期:2017-04-15 作者: 點擊:

早在1980年,美國軍事技術研究實驗處的應用技術實驗室就對齒輪的激光硬化調查結果作過一個廣播節目報道,并由芝加哥伊利諾理工學院研究所承擔了齒輪的激光硬化研究項目.
該所的Altegott 同貝爾飛機制造公司的 Patel 合作發表了一篇題為《直齒圓柱齒輪激光表面硬化MM&T》的論文,公布了實驗結果:對激光表面硬化處理后和經滲碳處理后的AMS(美國航空材料規范)6265正齒輪的抗膠合壽命與齒的彎曲強度的比較表明,激光硬化代替滲碳處理在航空器件中的AMS6265齒輪能得到顯著的經濟效果,有效硬化深度為0.66~0.86mm,單件成本降低了37%~78%.八十年代末,美國加州機電研究所的James F Lewis 用5kW激光器對大型花鍵軸進行激光淬火,在掃描速度4.32~7.62mm/s,光斑直徑6.35~7.62mm的條件下,獲得淬火硬度HRC59,深度0.762~0.864mm的淬硬層.美國軍方研究所用激光淬火潛水艇、飛機等重載大齒輪,解決常規熱處理引起齒輪變形過大及噪音問題.激光淬火的齒輪包括AH-64直升機輔助動力裝置的行星齒輪及飛機主傳動裝置的傳動齒輪.由于激光硬化后不需要研磨,故可大大降低生產成本,提高生產率.
相對而言,國內在這方面的研究起步較晚,遠未達到能夠工業化應用的程度,究其原因主要有以下幾點:
①由于歷史原因,我國激光器及零部件生產水平較低,激光器是一種集光、機、電等多種學科和技術于一體的高科技產品.在我國現有的工業水平上,元器件的生產不過關,導致激光器光學模式不好,穩定性和可靠性不高,不能滿足工廠條件下長期穩定地工作,而進口激光器又價格昂貴;
②由于激光加工涉及到多種學科,國內缺乏一批高水平的技術力量對激光加工工藝進行綜合研究,并且對激光設備二次開發的研究也得不到深入,工業界難以看到激光加工的優越性;
③激光加工設備的費用一次性投入較大,多數單位對其帶來的經濟效益認識不足,致使在使用時較為謹慎;
④國內多數企業對傳統熱處理工藝帶來的工業污染和環境保護不夠重視,而對激光淬火這門清潔工藝的優越性認識不足.目前,國內從事這方面研究的有長春光學精密機械學院、天津紡織工學院和上海海運學院等單位,分別就齒輪激光、淬火的激光掃描方式、機理及工藝參數優化等技術進行了研究,并取得了一定的成果.這些單位所開展的齒輪激光淬火研究工作所采用的齒輪模數一般較大(m>=5),且由于實際生產中所采用的激光導光系統和預處理涂層等的不同導致在實驗室里得出的工藝參數很難直接在實際批量生產中應用,即加工工藝參數的可移植性喪失. 因而研究成果在實用性方面還有不小的差距.


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