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齒輪激光淬火與普通淬火方法的比較
時間：2021-12-31 10:21 閱讀：4255 次
齒輪是機械制造行業(yè)中應(yīng)用廣泛的零件，為了提高齒輪的承載能力，需對齒輪進行表面硬化處理。而傳統(tǒng)的齒輪硬化處理工藝，如滲碳、氮化等表面化學(xué)處理和感應(yīng)表面淬火、火焰表面淬火等存在兩個主要問題：即熱處理后變形較大和不易獲得沿齒廓均勻分布的硬化層，從而影響齒輪的使用壽命。下面介紹齒輪激光淬火與普通淬火方法的比較。
傳統(tǒng)的齒面硬化工藝如高頻淬火、滲碳、滲氮、液體氮碳共滲等雖然能獲得硬齒面齒輪，但不同程度存在如下問題：淬火變形過大（如碳滲）、硬化層過淺（如氮化）齒面硬化層分布不均（如滲碳、高頻淬火、火焰淬火），而且淬火后通常需要進行二次整形加工，費用昂貴，如果變形過大磨削余量不夠還會導(dǎo)致齒輪報廢。
傳統(tǒng)工藝的弊病：
常規(guī)的熱處理工藝方法多采用高中頻淬火、滲碳、碳氮共滲、氮化等方法，其優(yōu)點在于硬化層較深，可批量生產(chǎn)。但由于長時間高溫加熱齒輪，其內(nèi)部組織有長大趨勢，容易使齒面產(chǎn)生較大的變形和不易獲得沿齒廓均勻分布的硬化層，從而影響齒輪的使用壽命。同時，常規(guī)工藝加工處理的周期很長，能源消耗很大。不易獲得沿齒廓均勻分布的硬化層，從而影響齒輪的使用壽命。
因此，減小齒面的變形、縮短加工周期一直是齒輪齒面硬化的關(guān)鍵技術(shù)難題之一。而激光熱處理變形小、周期短、無污染，為解決齒面淬火變形提供了有效的途徑；且工藝簡單，加工速度快，淬硬層深度均勻、硬度穩(wěn)定，在齒輪傳動嚙合過程中的耐磨性強，其整體的綜合性能良好。
齒輪激光淬火工藝方法簡介
1.表面預(yù)處理涂層：為了提高金屬表面對激光的吸收率，在激光熱處理前需要對材料表面進行表面處理(黑化處理)，即在需要激光處理的金屬表面涂上一層對激光有較高吸收能力的涂料。表面預(yù)處理的方法包括磷化法、提高表面粗糙度法、氧化法、噴（刷）涂料法、鍍膜法等多種方法，其中較為常用的是噴（刷）涂料法。
2.軸向分齒掃描：齒輪激光淬火軸向分齒掃描是利用寬帶激光束對齒輪進行激光淬火的掃描方法。寬帶激光束掃描常采用多束光組成一寬帶，激光束沿齒輪軸向移動掃描，一次可掃描1個齒面。利用分齒運動轉(zhuǎn)動1個齒距后激光束再掃描另外1個齒面，這樣逐個進行掃描直至掃完整個齒輪的所有齒面。國內(nèi)大多采用單束寬帶激光對齒面進行掃描，1次或2次掃描1個齒面，逐一分齒，當齒輪轉(zhuǎn)動1圈后，完成整個齒輪同一側(cè)齒面的淬火工作。然后移動激光束（或齒輪）位置，用同樣方法完成齒輪的另一側(cè)齒面的淬火過程。
1.特殊優(yōu)勢：激光淬火后齒輪獲得硬齒面及軟根部，齒面耐磨的同時保證齒輪整體機械性能的同時，更加吻合齒輪的使用要求。
2.高耐磨性：激光淬火處理的齒輪硬度高，金相組織細化，耐磨性優(yōu)于傳統(tǒng)淬火工藝。激光淬火使組織產(chǎn)生壓應(yīng)力，提高齒輪的抗疲勞強度。
3.變形小：激光淬火齒輪的齒廓變形量在0.01mm以內(nèi)，無裂紋，能保持原有的表面粗糙度，經(jīng)激光淬火后的齒輪可以直接裝機使用。
4.生產(chǎn)周期短：由于激光淬火變形小，一般不需要再磨齒，簡化生產(chǎn)工序，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
5.擴大齒輪選材范圍：可選用低價格的鋼種制造齒輪，通過激光淬火提高齒面硬度，保證使用要求。瑞豐光電激光專注十六年的研發(fā)技術(shù)和生產(chǎn)，憑借多年的激光設(shè)備研發(fā)經(jīng)驗，產(chǎn)品技術(shù)成熟，產(chǎn)品性能安全穩(wěn)定。公司遵循“技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新、服務(wù)創(chuàng)新”的經(jīng)營理念，給客戶提供最優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品及服務(wù)。
傳統(tǒng)的齒面硬化工藝如高頻淬火、滲碳、滲氮、液體氮碳共滲等雖然能獲得硬齒面齒輪，但不同程度存在如下問題：淬火變形過大（如碳滲）、硬化層過淺（如氮化）齒面硬化層分布不均（如滲碳、高頻淬火、火焰淬火），而且淬火后通常需要進行二次整形加工，費用昂貴，如果變形過大磨削余量不夠還會導(dǎo)致齒輪報廢。
傳統(tǒng)工藝的弊病：
常規(guī)的熱處理工藝方法多采用高中頻淬火、滲碳、碳氮共滲、氮化等方法，其優(yōu)點在于硬化層較深，可批量生產(chǎn)。但由于長時間高溫加熱齒輪，其內(nèi)部組織有長大趨勢，容易使齒面產(chǎn)生較大的變形和不易獲得沿齒廓均勻分布的硬化層，從而影響齒輪的使用壽命。同時，常規(guī)工藝加工處理的周期很長，能源消耗很大。不易獲得沿齒廓均勻分布的硬化層，從而影響齒輪的使用壽命。
因此，減小齒面的變形、縮短加工周期一直是齒輪齒面硬化的關(guān)鍵技術(shù)難題之一。而激光熱處理變形小、周期短、無污染，為解決齒面淬火變形提供了有效的途徑；且工藝簡單，加工速度快，淬硬層深度均勻、硬度穩(wěn)定，在齒輪傳動嚙合過程中的耐磨性強，其整體的綜合性能良好。
1.表面預(yù)處理涂層：為了提高金屬表面對激光的吸收率，在激光熱處理前需要對材料表面進行表面處理(黑化處理)，即在需要激光處理的金屬表面涂上一層對激光有較高吸收能力的涂料。表面預(yù)處理的方法包括磷化法、提高表面粗糙度法、氧化法、噴（刷）涂料法、鍍膜法等多種方法，其中較為常用的是噴（刷）涂料法。
2.軸向分齒掃描：齒輪激光淬火軸向分齒掃描是利用寬帶激光束對齒輪進行激光淬火的掃描方法。寬帶激光束掃描常采用多束光組成一寬帶，激光束沿齒輪軸向移動掃描，一次可掃描1個齒面。利用分齒運動轉(zhuǎn)動1個齒距后激光束再掃描另外1個齒面，這樣逐個進行掃描直至掃完整個齒輪的所有齒面。國內(nèi)大多采用單束寬帶激光對齒面進行掃描，1次或2次掃描1個齒面，逐一分齒，當齒輪轉(zhuǎn)動1圈后，完成整個齒輪同一側(cè)齒面的淬火工作。然后移動激光束（或齒輪）位置，用同樣方法完成齒輪的另一側(cè)齒面的淬火過程。
1.特殊優(yōu)勢：激光淬火后齒輪獲得硬齒面及軟根部，齒面耐磨的同時保證齒輪整體機械性能的同時，更加吻合齒輪的使用要求。
2.高耐磨性：激光淬火處理的齒輪硬度高，金相組織細化，耐磨性優(yōu)于傳統(tǒng)淬火工藝。激光淬火使組織產(chǎn)生壓應(yīng)力，提高齒輪的抗疲勞強度。
3.變形小：激光淬火齒輪的齒廓變形量在0.01mm以內(nèi)，無裂紋，能保持原有的表面粗糙度，經(jīng)激光淬火后的齒輪可以直接裝機使用。
4.生產(chǎn)周期短：由于激光淬火變形小，一般不需要再磨齒，簡化生產(chǎn)工序，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
5.擴大齒輪選材范圍：可選用低價格的鋼種制造齒輪，通過激光淬火提高齒面硬度，保證使用要求。瑞豐光電激光專注十六年的研發(fā)技術(shù)和生產(chǎn)，憑借多年的激光設(shè)備研發(fā)經(jīng)驗，產(chǎn)品技術(shù)成熟，產(chǎn)品性能安全穩(wěn)定。公司遵循“技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新、服務(wù)創(chuàng)新”的經(jīng)營理念，給客戶提供最優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品及服務(wù)。
以上就是齒輪激光淬火與普通淬火方法的比較，激光淬火現(xiàn)已成功地應(yīng)用到冶金行業(yè)、機械行業(yè)、石油化工行業(yè)中易損件的表面強化，特別是在提高軋輥、導(dǎo)衛(wèi)、齒輪、剪刃等易損件的使用壽命方面，效果顯著，取得了很大的經(jīng)濟效益與社會效益。近年來在模具、齒輪等零部件表面強化方面也得到越來越廣泛的應(yīng)用。
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