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激光加熱表面淬火的原理與普通熱處理相同，但其加熱時(shí)間很短、面積小、冷卻時(shí)間短。極快，即利用激光作為熱源，快速加熱金屬表面一小塊區(qū)域，使其奧氏體化，然后急冷進(jìn)行淬火強(qiáng)化。理論和實(shí)踐都證實(shí)，表面溫度和熱穿透深度都與激光照射持續(xù)時(shí)間的平方根成正比。因此，通過(guò)適當(dāng)調(diào)節(jié)光斑尺寸、掃描速度和激光功率，可以控制其表面溫度和熱穿透深度。當(dāng)激光束離開受熱表面時(shí)，那里的熱量很快傳導(dǎo)到表面剩余的冷部，相當(dāng)于自淬火，不需要其他快速冷卻措施。激光束掃描時(shí)，還可以通過(guò)改變光束擺動(dòng)的幅度和頻率來(lái)調(diào)節(jié)功率密度，從而控制硬化層深度和覆蓋面積。
由于激光光斑或光束擺動(dòng)的幅度很小，只能通過(guò)光束在零件表面一一掃描來(lái)進(jìn)行加熱。為了不因后一個(gè)掃描條帶邊緣處的熱量而使前一個(gè)條帶的硬化部分回火和軟化，應(yīng)努力使光束邊緣或擺動(dòng)面的能量分布盡可能陡峭。這可以使用光柵來(lái)實(shí)現(xiàn)。
與感應(yīng)加熱表面淬火類似，一般鋼材激光表面淬火后的組織也分為表面完全淬火區(qū)、分層不完全淬火區(qū)和心部未淬火區(qū)。
與普通熱處理相比，激光加熱表面淬火具有以下特點(diǎn)。
1、加熱速度極快，工件熱變形極小。由于激光功率密度高，加熱速度高達(dá)1010℃/s，熱影響區(qū)小，工件熱變形小。
2、冷卻速度非常快。如果工件質(zhì)量足夠，冷卻速度可達(dá)1023℃/s;自冷淬火不需要冷卻介質(zhì)，依靠從表面到內(nèi)部的熱傳導(dǎo)。
3、激光淬火后工件表面獲得細(xì)小的馬氏體組織，表面硬度高和耐磨性。
4、由于激光束掃描(加熱)面積很小，因此可以非常精確地加工形狀復(fù)雜的工件(如小凹槽、盲孔、小孔、薄壁零件等)或部分加工。還可以根據(jù)需要對(duì)同一部位的不同部位進(jìn)行不同的處理。
5、不需要加熱介質(zhì)，不會(huì)排放氣體污染環(huán)境，有利于環(huán)境保護(hù)。
6、節(jié)省能源，工件表面潔凈。處理后無(wú)需磨削，可作為工件精加工的最后一道工序。
7、激光加熱表面淬火可以實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制和靈活加工。對(duì)于不同材質(zhì)、形狀和大小的金屬零件，可以通過(guò)激光加熱表面淬火技術(shù)實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制和靈活加工。同時(shí)，這種技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率和降低成本。
綜上所述，激光加熱表面淬火技術(shù)是一種具有高硬度、高精度、高效率和環(huán)保特點(diǎn)的金屬表面處理技術(shù)。在金屬制造和加工領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，并成為當(dāng)前金屬熱處理技術(shù)的重要發(fā)展方向之一。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，激光加熱表面淬火技術(shù)將會(huì)不斷完善和發(fā)展，為金屬制造和加工行業(yè)帶來(lái)更多的創(chuàng)新和變革。
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