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齒輪激光淬火與普通淬火方法的比較
時(shí)間：2021-12-31 10:21 閱讀：4270 次
齒輪是機(jī)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(duì)齒輪進(jìn)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(gè)主要問(wèn)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(wèn)題：淬火變形過(guò)大（如碳滲）、硬化層過(guò)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(jìn)行二次整形加工，費(fèi)用昂貴，如果變形過(guò)大磨削余量不夠還會(huì)導(dǎo)致齒輪報(bào)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(diǎn)在于硬化層較深，可批量生產(chǎn)。但由于長(zhǎng)時(shí)間高溫加熱齒輪，其內(nèi)部組織有長(zhǎng)大趨勢(shì)，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(shí)，常規(guī)工藝加工處理的周期很長(zhǎng)，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(wú)污染，為解決齒面淬火變形提供了有效的途徑；且工藝簡(jiǎn)單，加工速度快，淬硬層深度均勻、硬度穩(wěn)定，在齒輪傳動(dòng)嚙合過(guò)程中的耐磨性強(qiáng)，其整體的綜合性能良好。
齒輪激光淬火工藝方法簡(jiǎn)介
1.表面預(yù)處理涂層：為了提高金屬表面對(duì)激光的吸收率，在激光熱處理前需要對(duì)材料表面進(jìn)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(duì)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(duì)齒輪進(jìn)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(dòng)掃描，一次可掃描1個(gè)齒面。利用分齒運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)1個(gè)齒距后激光束再掃描另外1個(gè)齒面，這樣逐個(gè)進(jìn)行掃描直至掃完整個(gè)齒輪的所有齒面。國(guó)內(nèi)大多采用單束寬帶激光對(duì)齒面進(jìn)行掃描，1次或2次掃描1個(gè)齒面，逐一分齒，當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)1圈后，完成整個(gè)齒輪同一側(cè)齒面的淬火工作。然后移動(dòng)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(guò)程。
1.特殊優(yōu)勢(shì)：激光淬火后齒輪獲得硬齒面及軟根部，齒面耐磨的同時(shí)保證齒輪整體機(jī)械性能的同時(shí)，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(xì)化，耐磨性?xún)?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(qiáng)度。
3.變形小：激光淬火齒輪的齒廓變形量在0.01mm以?xún)?nèi)，無(wú)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(jī)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(jiǎn)化生產(chǎn)工序，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
5.擴(kuò)大齒輪選材范圍：可選用低價(jià)格的鋼種制造齒輪，通過(guò)激光淬火提高齒面硬度，保證使用要求。瑞豐光電激光專(zhuān)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(yàn)，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(yíng)理念，給客戶(hù)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(wèn)題：淬火變形過(guò)大（如碳滲）、硬化層過(guò)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(jìn)行二次整形加工，費(fèi)用昂貴，如果變形過(guò)大磨削余量不夠還會(huì)導(dǎo)致齒輪報(bào)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(diǎn)在于硬化層較深，可批量生產(chǎn)。但由于長(zhǎng)時(shí)間高溫加熱齒輪，其內(nèi)部組織有長(zhǎng)大趨勢(shì)，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(shí)，常規(guī)工藝加工處理的周期很長(zhǎng)，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(wú)污染，為解決齒面淬火變形提供了有效的途徑；且工藝簡(jiǎn)單，加工速度快，淬硬層深度均勻、硬度穩(wěn)定，在齒輪傳動(dòng)嚙合過(guò)程中的耐磨性強(qiáng)，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(duì)激光的吸收率，在激光熱處理前需要對(duì)材料表面進(jìn)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(duì)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(duì)齒輪進(jìn)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(dòng)掃描，一次可掃描1個(gè)齒面。利用分齒運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)1個(gè)齒距后激光束再掃描另外1個(gè)齒面，這樣逐個(gè)進(jìn)行掃描直至掃完整個(gè)齒輪的所有齒面。國(guó)內(nèi)大多采用單束寬帶激光對(duì)齒面進(jìn)行掃描，1次或2次掃描1個(gè)齒面，逐一分齒，當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)1圈后，完成整個(gè)齒輪同一側(cè)齒面的淬火工作。然后移動(dòng)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(guò)程。
1.特殊優(yōu)勢(shì)：激光淬火后齒輪獲得硬齒面及軟根部，齒面耐磨的同時(shí)保證齒輪整體機(jī)械性能的同時(shí)，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(xì)化，耐磨性?xún)?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(qiáng)度。
3.變形小：激光淬火齒輪的齒廓變形量在0.01mm以?xún)?nèi)，無(wú)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(jī)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(jiǎn)化生產(chǎn)工序，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
5.擴(kuò)大齒輪選材范圍：可選用低價(jià)格的鋼種制造齒輪，通過(guò)激光淬火提高齒面硬度，保證使用要求。瑞豐光電激光專(zhuān)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(yàn)，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(yíng)理念，給客戶(hù)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(jī)械行業(yè)、石油化工行業(yè)中易損件的表面強(qiáng)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(jì)效益與社會(huì)效益。近年來(lái)在模具、齒輪等零部件表面強(qiáng)化方面也得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
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