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金屬鈑金新聞

一種基于掃描光學(xué)的激光硬化鋼材技術(shù)

星之球科技 來源:實(shí)驗(yàn)幫2016-12-18 我要評(píng)論(0 )   

硬化是施加在鋼件上的一種表面熱處理,其能大大增強(qiáng)鋼件的硬度。巴斯克大學(xué)(UPV/EHU)高性能制造研究組對(duì)一項(xiàng)創(chuàng)新性技術(shù)進(jìn)行了

硬化是施加在鋼件上的一種表面熱處理,其能大大增強(qiáng)鋼件的硬度。巴斯克大學(xué)(UPV/EHU)高性能制造研究組對(duì)一項(xiàng)創(chuàng)新性技術(shù)進(jìn)行了研究和微調(diào)從而得出了這一套工藝。它涉及了激光的使用,但是不同于傳統(tǒng)的系統(tǒng),其使用的是掃描光學(xué),這使得其能在所處理的零件厚度上具有很大的適應(yīng)度。
鋼的硬度可以通過硬化來實(shí)現(xiàn),這對(duì)于需要高耐磨性的鋼件如鋼板沖壓模具來說至關(guān)重要。首先進(jìn)行一個(gè)高達(dá)800-1000?C的加熱過程,然后進(jìn)行快速的冷卻。這會(huì)使得鋼的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。
如果硬化使用激光來進(jìn)行,因?yàn)樗且粋€(gè)高度局域化的熱源,它會(huì)使得只有表面會(huì)被硬化,而將零件的核心保留在它們的原始狀態(tài);“從而使得零件不那么脆,而且由于作用在上面的熱比較少,零件的扭曲也會(huì)小得多。最后,熱的作用會(huì)使零件變形,這意味著最后它必須用其他的方法來進(jìn)行表面處理,”Aitzol Lamikiz解釋說,他是巴斯克大學(xué)機(jī)械工程系教授以及執(zhí)行這項(xiàng)研究的高性能制造研究組的成員。在工業(yè)中,激光硬化工藝從2000年開始就已被使用。然而,根據(jù)Lamikiz說,它有一個(gè)局限性:“激光以一個(gè)恒定的帶寬掃描,因而最后得到的硬化區(qū)的厚度也是恒定的。”
 
激光硬化——一種越來越靈活的硬化鋼材的技術(shù)
 
利用掃描光學(xué)來進(jìn)行激光硬化的試驗(yàn)零件。
為了使這項(xiàng)技術(shù)更靈活,巴斯克大學(xué)的這個(gè)研究小組決定評(píng)估一下在該工藝過程中采用移動(dòng)的掃描光學(xué)的可行性。他們所使用的光學(xué)系統(tǒng)(檢流計(jì)掃描儀)所起的作用是以一個(gè)很快的速度移動(dòng)一個(gè)非常小的激光器,逐線掃描表面。這樣,硬化寬度可以簡單地通過改變程序參數(shù)來調(diào)整。通過將該硬化過程與刷墻相類比,Lamikiz解釋說,傳統(tǒng)的激光硬化“就像是用一個(gè)滾筒來刷墻,所以其所刷的寬度對(duì)應(yīng)于滾筒的寬度。相反,在這種新技術(shù)中,我們用具有最細(xì)筆尖的記號(hào)筆代替了滾筒。”
在進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中,他們發(fā)現(xiàn)的第一件事是:“使用這種技術(shù)來進(jìn)行硬化是可能的。然后,我們逐漸看到了熱處理的結(jié)果是怎么隨著激光運(yùn)動(dòng)速度、所使用的功率等的不同而發(fā)生改變的,根據(jù)我們的測試,當(dāng)激光移動(dòng)速度非??斓臅r(shí)候,其結(jié)果類似于傳統(tǒng)的工藝,”他說。
充滿前景的結(jié)果
為了探索進(jìn)一步使用這種方法的可能性,巴斯克大學(xué)機(jī)械工程系與巴斯克自治區(qū)以及意大利Piedmont的公司一起合作進(jìn)行了一個(gè)名為Hardlas的項(xiàng)目來測試這個(gè)工藝能在多大程度上可行。“我們可以說,這個(gè)項(xiàng)目是成功的,因?yàn)槲覀兛吹剿强尚械?,可以轉(zhuǎn)移到工業(yè)上,”該研究人員說。
雖然他們已經(jīng)測試了該工藝過程的可行性,但若要達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)的水平仍需要進(jìn)行幾個(gè)步驟。他們遇到的主要困難之一是控制該過程:“使被處理的材料達(dá)到所需要的溫度從而使熱處理得以發(fā)生很重要,但是溫度也不能超了,否則我們會(huì)使材料融化。在我們的工藝過程中,由于激光是不斷移動(dòng),控制起來要復(fù)雜得多,”Lamikiz解釋說。另一方面,測試是“在高校用的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備上進(jìn)行的。而要在工業(yè)規(guī)模上使用該工藝過程,用更強(qiáng)大的,不同的激光器來在不同的材料上進(jìn)行測試非常重要,等等”他補(bǔ)充說。

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激光硬化激光技術(shù)
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