激光表面硬化处理技术及工艺


激光表面强化技术通过光束变换以及高能量密度作用于材料表面,以极快的速度使其材料表面改性,形成满足各种服役要求的强化层,实现对模具表面全部或局部进行激光表面强化和表面修复。该技术已成功地应用于上海大众汽车有限公司大型汽车冲压覆盖件模具的激光表面强化和修复。激光模具表面强化处理技术,可实现模具的连续激光强化处理和脉冲激光强化处理技术。

连续激光强化处理模具(左图) 脉冲激光强化处理模具(右图)

 

根据不同零部件的激光表面强化需求,利用二元光学元件对激光束空间强度分布的整形,可以使表面强化层更加均匀,并有利于提高加工效率,激光束整形后的脉冲激光表面强化适于处理形状复杂的零件表面;将激光束整形为条带型后有利用提高连续激光表面硬化过程的加工效率,适用于具有较大表面积的零部件的激光表面硬化。光束整形后的强化区域硬度具有沿深度方向梯度分布和沿扫描方向呈周期性梯度分布的特点,表面耐磨性更好。

 

 

以球墨铸铁材料为例,强化区宏观硬度在HRC52-60之间,完全满足汽车模具的硬度要求。

应用在上海大众汽车有限公司的汽车冲压模具激光强化处理系统:

结合激光表面强化时间特性和空间分布易于控制、表面变形量小、可对局部区域精细快速加工的特点,深入开展发动机汽缸盖气门座激光表面强化机理和工艺实验研究,使激光强化后的气门座可抵抗高温冲击疲劳磨损。另外本实验室激光表面强化系统还可以应用于农用器具的激光表面强化。 

        汽缸盖气门座激光表面强化(左图)和农用器具激光表面强化(直径440mm)(右图)