CN109652618A - 一种激光表面强化的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光表面强化的方法，属于激光热处理技术领域，先将待激光强化的工件表面进行粗化暗化处理，然后再进行激光强化，所述粗化暗化处理的过程为先选择砂轮、设定磨削参数、对工件进行粗磨，再将粗磨后的工件表面擦拭干净，然后用工业清洗剂均匀擦拭工件表面，最后将工件表面擦干。本发明的激光表面强化方法设计了粗化暗化处理工艺，粗化暗化处理后的工件表面状态接近，提高了表面粗糙度，降低了表面光亮度，工件表面吸光率高且一致；激光强化后工件表面硬度均一性高，硬度落差在5HRC以内。

Description

一种激光表面强化的方法
技术领域
本发明涉及工件表面强化技术，尤其是一种激光表面强化技术，属于激光热处理技术领域。
背景技术
激光技术自问世以来发展非常迅速，70年代开始用于材料表面强化处理，现已成为高能密束表面强化技术的一种主要手段。当激光束照射到材料表面时，激光被材料吸收变为热能，表层材料受热升温。由于功率集中在一个很小的表面上，在很短时间内把材料加热到高温，使材料发生固体相变、熔化甚至蒸发。当激光束被切断或移开后，材料表面冷速很快，自然冷却就能实现表面强化。根据激光束与材料表面作用的功率密度，作用时间及作用方式的不同，可实现不同类型的激光表面强化。
激光表面强化具有如下特点：聚光功率密度大，加热速度快，加热温度高，基体自然冷却速度高，生产效率高；表面强化层组织细，硬度高，质量好，具有高的强度、耐磨性、耐蚀性；热影响区小，工件变形小；可局部加热；过程易实现自动控制；无污染，劳动条件好等。
随着激光强化技术应用越来越广泛，激光强化技术要求也越来越高，激光强化后硬度的均匀性逐步成为重点，尤其对于高碳高合金工件，激光强化后硬度落差比较大，影响使用效果。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种激光表面强化的方法，提高工件表面的粗糙度及吸光度，提高激光强化后工件表面的硬度均一性。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种激光表面强化的方法，先将待激光强化的工件表面进行粗化暗化处理，然后再进行激光强化，所述粗化暗化处理的过程为先选择砂轮、设定磨削参数、对工件进行粗磨，再将粗磨后的工件表面擦拭干净，然后用工业清洗剂均匀擦拭工件表面，最后将工件表面擦干。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述工件的材质为低碳钢、中碳钢、高碳钢、合金钢、工具钢、模具钢、半钢、铸铁、铝合金、镍合金中的任一种。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述砂轮为白刚玉树脂结合剂、60粒度、硬度为L级的砂轮。
本发明技术方案的进一步改进在于所述磨削参数具体为：工件转速为10～20r/min，砂轮转速为25～40m/s、行程为600～1200mm/min、吃刀深度为0.01～0.05mm/道次。
本发明技术方案的进一步改进在于：粗磨后使用工业酒精擦拭工件表面将油污等表面附着物去除。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述工业清洗剂为恩地-150（IS-1000）。
本发明技术方案的进一步改进在于：粗化暗化处理后工件表面的粗糙度为2±0.03，吸光率为80～85％。
本发明技术方案的进一步改进在于：激光强化后工件表面的硬度落差小于5HRC。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
本发明的激光表面强化方法设计了粗化暗化处理工艺，粗化暗化处理后的工件表面状态接近，提高了表面粗糙度，降低了表面光亮度，工件表面吸光率高且一致；激光强化后工件表面硬度均一性高，硬度落差在5HRC以内。
本发明粗化暗化处理过程中砂轮规格的选择，结合特定的磨削参数的设定，保证了工件表面经粗化暗化处理后具备较高的粗糙度及粗糙度均一性；粗磨后先将表面油污清洗干净，再用工业清洗剂进行均匀擦拭，工业清洗剂优选恩地-150（IS-1000），该工业清洗剂为水性清洗剂，均匀擦拭工件表面后会使工件表面形成一层很薄的氧化层，从而对工件表面起到暗化处理的效果，降低了工件表面的光亮度，提高了工件表面的吸光率；砂轮规格的选择与工业清洗剂种类及其他参数的选择共同作用，为激光强化后工件表面较高的硬度均一性奠定了基础。
本发明激光表面强化的方法，适用范围广泛，可以实现对低碳钢、中碳钢、高碳钢、合金钢、工具钢、模具钢、半钢、铸铁、铝合金、镍合金等材质的工件表面强化。
本发明工艺步骤简单，仅需选定砂轮规格型号、设定合适的磨削参数对工件进行粗磨，再经工业酒精及恩地-150均匀擦拭，然后设定激光参数对工件进行表面强化即可。
本发明粗化暗化处理效果好，经粗化暗化处理后工件的粗糙度可达到2±0.03，吸光率提高至80～85％；激光表面强化效果好，强化后工件表面硬度均匀，硬度落差小于5HRC；此外，与传统激光表面强化方法相比，本发明达到相同强化效果所需的激光功率更低。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
一种激光表面强化的方法，包括先将待激光强化的工件表面进行粗化暗化处理，然后再进行激光强化，其中工件的材质为低碳钢、中碳钢、高碳钢、合金钢、工具钢、模具钢、半钢、铸铁、铝合金、镍合金中的任一种。
粗化暗化处理的过程为先选择砂轮，砂轮优选白刚玉树脂结合剂、60粒度、硬度为L级的砂轮；设定磨削参数具体为：工件转速为10～20r/min，砂轮转速为25～40m/s、行程为600～1200mm/min、吃刀深度为0.01～0.05mm/道次，对工件进行粗磨；将粗磨后的工件使用工业酒精擦拭工件表面将油污等表面附着物去除，然后用工业清洗剂均匀擦拭工件表面，工业清洗剂优选恩地-150（IS-1000），最后采用干净的擦机布将工件表面迅速擦干。粗化暗化处理后工件表面的粗糙度为2±0.03，吸光率为80～85％。
粗化暗化处理结束后，根据不同的工件材质及硬度要求，再设定激光强化的激光功率、激光扫描速度及合适的激光光斑尺寸。
激光强化后工件表面的硬度落差小于5HRC。
实施例1
以中碳钢为例，材质化学式为42CrMo，激光淬火硬度要求为40HRC。
将工件加工至精加工尺寸，强化区加工余量为0.2mm。先将工件表面进行粗化暗化处理，然后再进行激光强化，粗化暗化处理的过程为先选择砂轮，砂轮优选白刚玉树脂结合剂、60粒度、硬度为L级的砂轮；设定磨削参数具体为：工件转速为10r/min，砂轮转速为25m/s、行程为600mm/min、吃刀深度为0.01mm/道次，对工件进行粗磨；将粗磨后的工件使用工业酒精擦拭工件表面将油污等表面附着物去除，然后用工业清洗剂恩地-150（IS-1000）均匀擦拭工件表面，最后采用干净的擦机布将工件表面迅速擦干。粗化暗化处理后工件表面的粗糙度为2±0.03，吸光率为80％。
激光强化时激光功率为2800W，扫描速度为8mm/s，光斑尺寸为25mm×5mm。激光强化后工件表面的硬度为37～42HRC，落差为5HRC。激光强化完成后，磨削该工件强化区域至成品尺寸。
实施例2
以中碳钢为例，材质化学式为42CrMo，激光淬火硬度要求为48HRC。
将工件加工至精加工尺寸，强化区加工余量为0.2mm。先将工件表面进行粗化暗化处理，然后再进行激光强化，粗化暗化处理的过程为先选择砂轮，砂轮优选白刚玉树脂结合剂、60粒度、硬度为L级的砂轮；设定磨削参数具体为：工件转速为15r/min，砂轮转速为30m/s、行程为900mm/min、吃刀深度为0.03mm/道次，对工件进行粗磨；将粗磨后的工件使用工业酒精擦拭工件表面将油污等表面附着物去除，然后用工业清洗剂恩地-150（IS-1000）均匀擦拭工件表面，最后采用干净的擦机布将工件表面迅速擦干。粗化暗化处理后工件表面的粗糙度为2±0.03，吸光率为83％。
激光强化时激光功率为3200W，扫描速度为8mm/s，光斑尺寸为25mm×5mm。激光强化后工件表面的硬度为46～50HRC，落差为4HRC。激光强化完成后，磨削该工件强化区域至成品尺寸。
实施例3
以中碳钢为例，材质化学式为42CrMo，激光淬火硬度要求为55HRC。
将工件加工至精加工尺寸，强化区加工余量为0.2mm。先将工件表面进行粗化暗化处理，然后再进行激光强化，粗化暗化处理的过程为先选择砂轮，砂轮优选白刚玉树脂结合剂、60粒度、硬度为L级的砂轮；设定磨削参数具体为：工件转速为20r/min，砂轮转速为40m/s、行程为1200mm/min、吃刀深度为0.05mm/道次，对工件进行粗磨；将粗磨后的工件使用工业酒精擦拭工件表面将油污等表面附着物去除，然后用工业清洗剂恩地-150（IS-1000）均匀擦拭工件表面，最后采用干净的擦机布将工件表面迅速擦干。粗化暗化处理后工件表面的粗糙度为2±0.03，吸光率为85％。
激光强化时激光功率为3600W，扫描速度为8mm/s，光斑尺寸为25mm×5mm。激光强化后工件表面的硬度为54～57HRC，落差为3HRC。激光强化完成后，磨削该工件强化区域至成品尺寸。
对比例1
对比例1为实施例1的对比试验，区别在于对比例1中激光强化之前，用酒精擦拭工件表面，去除油污等表面附着物，处理后粗糙度为1.0±0.2，吸光率为60％。激光强化时激光功率为2800W，扫描速度为8mm/s，光斑尺寸为25mm×5mm。激光强化后工件表面的硬度为35～44HRC，落差为9HRC。
对比例2
对比例2为实施例2的对比试验，区别在于对比例2中激光强化之前，用酒精擦拭工件表面，去除油污等表面附着物，处理后粗糙度为1.0±0.2，吸光率为65％。激光强化时激光功率为3400W，扫描速度为8mm/s，光斑尺寸为25mm×5mm。激光强化后工件表面的硬度为44～51HRC，落差为7HRC。
对比例3
对比例3为实施例3的对比试验，区别对比例3中激光强化之前，用酒精擦拭工件表面，去除油污等表面附着物，处理后粗糙度为1.0±0.2，吸光率为70％。激光强化时激光功率为3800W，扫描速度为8mm/s，光斑尺寸为25mm×5mm。激光强化后工件表面的硬度为51～57HRC，落差为6HRC。
对于其他材质的工件，如低碳钢、高碳钢、合金钢、工具钢、模具钢、半钢、铸铁、铝合金、镍合金等，依据强化硬度的要求，在本发明粗化暗化处理工艺限定范围内进行粗化暗化处理，设置合适的激光强化参数，均可实现表面强化，并且强化效果好，强化后工件表面硬度均一性均较高，并且比常规处理后进行激光强化所需激光功率更低。

Claims (8)

1.一种激光表面强化的方法，先将待激光强化的工件表面进行粗化暗化处理，然后再进行激光强化，其特征在于：所述粗化暗化处理的过程为先选择砂轮、设定磨削参数、对工件进行粗磨，再将粗磨后的工件表面擦拭干净，然后用工业清洗剂均匀擦拭工件表面，最后将工件表面擦干。
2.根据权利要求1所述的一种激光表面强化的方法，其特征在于：所述工件的材质为低碳钢、中碳钢、高碳钢、合金钢、工具钢、模具钢、半钢、铸铁、铝合金、镍合金中的任一种。
3.根据权利要求1所述的一种激光表面强化的方法，其特征在于：所述砂轮为白刚玉树脂结合剂、60粒度、硬度为L级的砂轮。
4.根据权利要求1所述的一种激光表面强化的方法，其特征在于所述磨削参数具体为：工件转速为10～20r/min，砂轮转速为25～40m/s、行程为600～1200mm/min、吃刀深度为0.01～0.05mm/道次。
5.根据权利要求1所述的一种激光表面强化的方法，其特征在于：粗磨后使用工业酒精擦拭工件表面将油污等表面附着物去除。
6.根据权利要求1所述的一种激光表面强化的方法，其特征在于：所述工业清洗剂为恩地-150（IS-1000）。
7.根据权利要求1至6任一项所述的一种激光表面强化的方法，其特征在于：粗化暗化处理后工件表面的粗糙度为2±0.03，吸光率为80～85％。
8.根据权利要求1至6任一项所述的一种激光表面强化的方法，其特征在于：激光强化后工件表面的硬度落差小于5HRC。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114045377A (zh) * 2022-01-07 2022-02-15 北京煜鼎增材制造研究院有限公司 一种中碳钢表面激光相变强化方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1899763A (zh) * 2006-07-04 2007-01-24 南京航空航天大学 微合金钢曲轴轴颈与圆角磨削强化一体工艺
JP2008178888A (ja) * 2007-01-23 2008-08-07 Nippon Steel Corp 金属物体のレーザピーニング処理方法
CN101392382A (zh) * 2008-10-15 2009-03-25 江苏大学 一种激光熔覆结合激光喷丸强化表面改性的方法和装置
CN102703894A (zh) * 2012-07-02 2012-10-03 华东交通大学 一种镁合金表面激光沉积复合强化的方法
CN102717238A (zh) * 2012-06-29 2012-10-10 上海鸿得利重工股份有限公司 一种混凝土输送缸的制造方法及产品
CN104480476A (zh) * 2014-11-12 2015-04-01 江苏大学 一种金属损伤件激光热力组合再制造方法
CN105177489A (zh) * 2015-06-05 2015-12-23 科盾工业设备制造（天津）有限公司 一种提高金属构件表面防腐耐磨的方法
CN108927407A (zh) * 2017-05-27 2018-12-04 宝山钢铁股份有限公司 一种低波纹度表面的金属材料及其制造方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1899763A (zh) * 2006-07-04 2007-01-24 南京航空航天大学 微合金钢曲轴轴颈与圆角磨削强化一体工艺
JP2008178888A (ja) * 2007-01-23 2008-08-07 Nippon Steel Corp 金属物体のレーザピーニング処理方法
CN101392382A (zh) * 2008-10-15 2009-03-25 江苏大学 一种激光熔覆结合激光喷丸强化表面改性的方法和装置
CN102717238A (zh) * 2012-06-29 2012-10-10 上海鸿得利重工股份有限公司 一种混凝土输送缸的制造方法及产品
CN102703894A (zh) * 2012-07-02 2012-10-03 华东交通大学 一种镁合金表面激光沉积复合强化的方法
CN104480476A (zh) * 2014-11-12 2015-04-01 江苏大学 一种金属损伤件激光热力组合再制造方法
CN105177489A (zh) * 2015-06-05 2015-12-23 科盾工业设备制造（天津）有限公司 一种提高金属构件表面防腐耐磨的方法
CN108927407A (zh) * 2017-05-27 2018-12-04 宝山钢铁股份有限公司 一种低波纹度表面的金属材料及其制造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114045377A (zh) * 2022-01-07 2022-02-15 北京煜鼎增材制造研究院有限公司 一种中碳钢表面激光相变强化方法

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