CN106119468A - 汽车真空泵转子激光淬火方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种汽车真空泵转子激光淬火方法，包括如下步骤：步骤S1：通过激光束对转子表面进行激光淬火处理，监测转子表层温度；步骤S2：当转子的表层温度达到硬度相变点温度后，停止激光束照射；步骤S3：通过转子内层的导热使转子表层温度快速冷却，获得激光淬火硬化层。本发明通过激光束对转子表面进行激光淬火处理，监测转子表层温度，当温度达到所需要的硬度相变点温度后停止照射，通过转子内部低温材料快速导热使转子表层快速冷却，获得激光淬火硬层，上述转子表面激光淬火处理的方法，解决了传统感应淬火变形大，组织不均匀，容易产生淬火裂纹等问题，提高了转子使用寿命，激光淬火工艺加工周期短，成本低。

Description

汽车真空泵转子激光淬火方法
技术领域
本发明涉及汽车零部件的激光淬火，具体地，涉及一种汽车真空泵转子激光淬火方法。
背景技术
目前汽车零部件的表面淬火，尤其汽车真空泵转子的表面淬火都是采用传统的感应淬火方法，传统感应淬火方法变形大，硬化层深度不易控制，金相组织差，容易产生组织缺陷，容易产生淬火裂纹，整个淬火工艺能耗高，淬火周期长，淬火液对环境容易造成污染。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种汽车真空泵转子激光淬火方法。
根据本发明提供的汽车真空泵转子激光淬火方法，包括如下步骤：
步骤S1：通过激光束对转子表面进行激光淬火处理，监测转子表层温度；
步骤S2：当转子的表层温度达到硬度相变点温度后，停止激光束照射；
步骤S3：通过转子内层的导热使转子表层温度快速冷却，获得激光淬火硬化层。
优选地，在步骤S1包括如下步骤：
步骤S101：根据转子需硬化表面的位置设定激光功率密度、加热时间和激光扫描速度；
步骤S102：对需要激光淬火的转子表面进行清洁处理；
步骤S103：将激光束焦点调整到待处理转子表面，保持激光束的轴线和待处理转子表面垂直；
步骤S104：将待激光淬火处理的转子固定在激光加工工作台上，激光头和转子表面保持相对设定的距离；
步骤S105：将待激光淬火处理的转子表面划分为若干区域，激光头以平行方式扫描转子需激光淬火表面的各个区域；
步骤S106：将激光功率密度升至设定的功率值并保持激光功率密度的稳定，实时采集转子的表面温度。
优选地，所述步骤S2具体为，当温度达到所需要的马氏体硬度相变点温度后停止激光淬火加工处理。
优选地，所述步骤S3之后还包括如下步骤：
-对激光淬火加工过的转子的有效硬化层硬度和深度进行检测；
当转子的有效硬化层硬度和深度小于目标值，则对激光功率密度、加热时间和激光扫描速度进行调整。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明通过激光束对转子表面进行激光淬火处理，监测转子表层温度，当温度达到所需要的硬度相变点温度后停止照射，通过转子内部低温材料快速导热使转子表层快速冷却，获得激光淬火硬层，上述转子表面激光淬火处理的方法，解决了传统感应淬火变形大，组织不均匀，容易产生淬火裂纹等问题，提高了转子使用寿命，激光淬火工艺加工周期短，成本低。
2、本发明能够有效的控制转子淬火后的尺寸变形，容易开裂，硬度深度不易控制等缺陷，能获得更细的金相组织，硬度均匀，硬化表面呈压应力，能显著提高转子产品的耐磨性，是传统感应淬火耐磨性的1.5～2倍，激光淬火工艺加工周期短，产能提升50％以上，成本低，单件节约成本0.5元，是一种高效，清洁的汽车真空泵转子表面淬火的新方法，新工艺。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明中汽车真空泵转子激光淬火方法的工艺布局图；
图2为本发明中汽车真空泵转子激光淬火方法的步骤流程图；
图3为本实施例中本发明中汽车真空泵转子激光淬火方法工艺流程图；
图4为本发明中转子激光淬火旋转夹具示意图；
图5为本发明获得的转子激光淬火金相组织。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
在本实施例中，本发明提供的汽车真空泵转子激光淬火方法，包括如下步骤：
步骤S1：根据转子材质和转子需要硬化的表面位置，设定激光功率密度，加热时间，扫描速度等参数。激光束能快速的将转子需硬化表面加强硬度，而不影响转子的尺寸和韧性，激光淬火加工过程中，通过设置激光的功率密度，扫描速度和扫描时间，达到转子表面硬化的效果。
步骤S2：对需要激光淬火处理的转子表面进行清洁处理，用丙酮对转子表层进行清洗，直到表面清洁，无油污。
步骤S3：将激光束焦点调整到待处理转子表面，尽量保持光速轴线和转子表面垂直。
步骤S4：通过激光束对转子表面进行激光淬火处理，具体步骤如下：将待激光淬火的转子固定在激光淬火旋转工作台上；将激光头与转子表面保持相对固定的距离；将待激光处理的转子表面划分为若干区域；激光头以平行方式扫描转子待硬化表面的各个区域；其中激光头与转子表面保持20mm的距离。
步骤S5：监测转子表层温度，当温度达到所需硬度相变点的温度后停止激光束照射。具体步骤如下：将激光功率密度升至设定的功率值，并保持激光功率密度稳定；实时采集转子需硬化表层温度；当温度达到所需马氏体硬度相变点温度后，停止激光淬火加工处理。
步骤S6：通过转子的低温内侧快速导热使转子表层温度快速冷却，获得激光淬火硬层。
步骤S7：对激光淬火加工过的转子表层有效硬化层硬度深度进行检测。通过切割，制样，磨抛，腐蚀等步骤，完成转子金相样块制作，通过检测有效硬化层硬度和深度是否到达标准要求，包括金相组织是否符合标准要求。
步骤S8：如果转子表层硬化层深度硬度不符合预定值，则对激光淬火加工的相关参数进行调整。调整后，再次进行检测。直到有效硬化层满足所有标准要求。
转子表面激光硬化处理的工作原理是利用聚焦后的激光束照射到转子材料表面，激光束辐照转子材料表面的过程中，转子吸收光能立即转化为热能，从而使激光作用区的温度急剧上升并微熔化，使其温度迅速升高到相变点温度以上，当激光束移开后，由于仍处于低温的内部材料的快速导热作用，使表层快速冷却到马氏体相变点以下，获得淬硬层，其中，采用4KW半导体激光加工系统，光斑大小取6X2mm，功率1300W，以350mm/min的扫描速度进行表面扫描，激光表面淬火技术能量密度可达103～105W/cm2，加热时间小于1s，通过激光淬火硬化的转子表面硬度达到HV600～650，有效硬化层0.6～0.8mm。
在本实施例中，本发明具有如下优点，通过激光束对转子表层进行激光淬火处理，监测转子表层温度，当温度达到所需要的硬度相变点温度后停止照射，通过转子内部低温材料快速导热使转子表层快速冷却，获得激光淬火硬层，上述转子表面激光淬火处理的方法，解决了传统感应淬火变形大，组织不均匀，容易产生淬火裂纹等问题，提高了转子使用寿命，耐磨性提高1.5～2倍，激光淬火工艺加工周期短，产能提升50％以上，成本低，单件节约成本0.5元。是一种高效，清洁的汽车真空泵转子表面淬火的新方法，新工艺。
汽车真空泵转子表面淬火标准要求如下：HV大于550，硬化深度大于0.3mm。通过本发明实施后的转子表面淬火硬度HV大于600，硬化深度大于0.6mm，组织为均匀细小的马氏体，完全符合技术要求。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (4)

1.一种汽车真空泵转子激光淬火方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：通过激光束对转子表面进行激光淬火处理，监测转子表层温度；
步骤S2：当转子的表层温度达到硬度相变点温度后，停止激光束照射；
步骤S3：通过转子内层的导热使转子表层温度快速冷却，获得激光淬火硬化层。
2.根据权利要求1所述的汽车真空泵转子激光淬火方法，其特征在于，在步骤S1包括如下步骤：
步骤S101：根据转子需硬化表面的位置设定激光功率密度、加热时间和激光扫描速度；
步骤S102：对需要激光淬火的转子表面进行清洁处理；
步骤S103：将激光束焦点调整到待处理转子表面，保持激光束的轴线和待处理转子表面垂直；
步骤S104：将待激光淬火处理的转子固定在激光加工工作台上，激光头和转子表面保持相对设定的距离；
步骤S105：将待激光淬火处理的转子表面划分为若干区域，激光头以平行方式扫描转子需激光淬火表面的各个区域；
步骤S106：将激光功率密度升至设定的功率值并保持激光功率密度的稳定，实时采集转子的表面温度。
3.根据权利要求1所述的汽车真空泵转子激光淬火方法，其特征在于，所述步骤S2具体为，当温度达到所需要的马氏体硬度相变点温度后停止激光淬火加工处理。
4.根据权利要求1所述的汽车真空泵转子激光淬火方法，其特征在于，所述步骤S3之后还包括如下步骤：
-对激光淬火加工过的转子的有效硬化层硬度和深度进行检测；
当转子的有效硬化层硬度和深度小于目标值，则对激光功率密度、加热时间和激光扫描速度进行调整。
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