降本增效是企業(yè)追求的終目標(biāo)?？v觀鋼鐵工業(yè)技術(shù)史上的許多重大技術(shù)突破，如轉(zhuǎn)爐煉鋼、連鑄、連軋等，其首要?jiǎng)訖C(jī)都是為了降低成本。冶金技術(shù)相當(dāng)成熟的今天，利用再制造技術(shù)延長(zhǎng)冶金生產(chǎn)線核心部件的使用壽命，不僅可以提高新產(chǎn)品的性能，還可以修復(fù)廢舊產(chǎn)品，延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命，同時(shí)有效減少設(shè)備維護(hù)和停機(jī)時(shí)間，提高生產(chǎn)力。

　　一、激光淬火的基本原理

　　激光淬火技術(shù)是利用聚焦激光束作為熱源，對(duì)被處理工件表面進(jìn)行輻照，使被硬化零件的溫度在瞬間急劇升高，形成奧氏體，然后迅速冷卻，獲得馬氏體或其它細(xì)晶粒組織的硬化層的熱處理技術(shù)。


　　二、激光表面淬火的技術(shù)特點(diǎn)

　　1、 功率密度高，加熱速度快，零件變形小

　　熱處理工藝可控制變形，處理后的工件不需磨削，可作為零件精加工的后一道工序。

　　2、可用于形狀復(fù)雜的零配件

　　如盲孔、內(nèi)孔、小槽、薄壁件等?？梢宰龌虿糠肿?，也可以根據(jù)需要在同一部分的不同部分做不同的處理。能克服高頻淬火因感應(yīng)器的限制，難以對(duì)形狀復(fù)雜的零件進(jìn)行表面淬火，加熱面積難以控制，薄壁零件在淬火時(shí)容易開(kāi)裂等問(wèn)題。在滲碳、淬火等化學(xué)熱處理過(guò)程中，大型零件的加工不需要受到爐子尺寸的限制。

　　3、普遍性

　　激光的深焦點(diǎn)，在淬火過(guò)程中對(duì)零件的尺寸、尺寸和表面沒(méi)有嚴(yán)格的限制。但現(xiàn)有的中高頻淬火生產(chǎn)出適合各種零件的感應(yīng)器。

　　4、 不受限制

　　對(duì)于某些淬火溫度較高的不銹鋼零件，其淬火溫度與熔點(diǎn)溫度非常接近。用感應(yīng)器對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行局部表面淬火時(shí)，容易燒角或不規(guī)則零件，造成零件報(bào)廢，然而，激光表面淬火不受此限制。

　　5、無(wú)需冷卻

　　激光淬火是一種清潔、、環(huán)保的淬火工藝，冷卻速度快，不需要水或油等冷卻介質(zhì)。

　　6.、滿足硬化要求

　　表面硬化層組織細(xì)小，硬度高，耐磨性好，能滿足表面硬化層深度較淺(一般為0.3～2.0mm)的產(chǎn)品要求。

　　三、激光淬火技術(shù)在鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用實(shí)例

　　1、軋輥的激光合金化

　　軋輥是軋鋼機(jī)中產(chǎn)生金屬連續(xù)塑性變形的主要工作部件和工具。長(zhǎng)期惡劣的工作條件會(huì)導(dǎo)致表面起皮、裂紋甚至斷裂。用激光對(duì)軋輥進(jìn)行合金化處理，可有效延長(zhǎng)軋輥的使用壽命。通過(guò)棒輥激光合金化處理，不變形、耐高溫、耐腐蝕，鋼材通過(guò)能力顯著提高。

　　2、輥底式激光淬火

　　爐底輥?zhàn)鳛楦邷匕迮鱾鬏斆浇?，長(zhǎng)期在充斥腐蝕性氣體的高溫環(huán)境下工作，與高溫板坯直接接觸的輥環(huán)，表面易出現(xiàn)粘鋼、結(jié)瘤、氧化、腐蝕、磨損、高溫蠕變等現(xiàn)象，特別是由粘鋼和結(jié)瘤造成的板坯下表面凹坑、劃痕、重皮等各類(lèi)質(zhì)量缺陷，在硅鋼、冷軋?jiān)系溶涗撋媳憩F(xiàn)的尤為。在輥環(huán)表面激光淬火一層耐高溫、抗氧化、耐磨損的新材料。爐底輥在使用壽命期間表面結(jié)瘤或氧化皮疏松、剝落，可能影響鋼板，鋼坯的后續(xù)軋制質(zhì)量，可有效提高生產(chǎn)線的經(jīng)濟(jì)效益。激光淬火技術(shù)可對(duì)各種導(dǎo)軌、大型齒輪、軸頸、氣缸內(nèi)壁、模具、減震器、摩擦輪、滾輪、和滾輪零件等表面進(jìn)行強(qiáng)化處理。適用材料為中、高碳鋼和鑄鐵等。

隨著智能制造業(yè)自動(dòng)化的不斷深入，現(xiàn)在融合了激光、自動(dòng)化、機(jī)器視覺(jué)等多項(xiàng)技術(shù)，正在不斷突破傳統(tǒng)制造業(yè)的瓶頸，已廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、電子半導(dǎo)體、材料加工、航空航天、軌道交通、家用電器等制造業(yè)。而激光表面處理技術(shù)就是其中的重要組成部分。


　　目前，激光表面處理技術(shù)的發(fā)展有兩大趨勢(shì)：

　　一是升級(jí)創(chuàng)新現(xiàn)有加工技術(shù)，提和效率，推動(dòng)自動(dòng)化向縱深發(fā)展。

　　二是與其他技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建新的智能自動(dòng)加工應(yīng)用領(lǐng)域，創(chuàng)造更大的產(chǎn)業(yè)空間。

　　而激光表面處理技術(shù)以你想象不到的方式活躍在新領(lǐng)域、新行業(yè)。

　　激光淬火是激光表面處理的一種方式。設(shè)備表面處理的主要目的是提高工件表面的硬度、耐磨性和耐腐蝕性。激光表面強(qiáng)化技術(shù)的應(yīng)用大大提高了模具的表面性能。對(duì)于設(shè)備的關(guān)鍵零件，常規(guī)的熱處理方法主要是手工火焰淬火，具有很多局限性，如硬度低、易變形開(kāi)裂、后續(xù)的深加工和校正等。激光淬火不僅可以解決上述問(wèn)題，還可以在相同硬度下提高耐磨性和使用壽命，并且可以對(duì)難加工零件進(jìn)行局部淬火。

1、激光淬火生產(chǎn)中的主要問(wèn)題

　　根據(jù)激光表面淬火技術(shù)研究中的工藝參數(shù)及其內(nèi)在聯(lián)系可以知道，在激光淬火生產(chǎn)過(guò)程中，操作者對(duì)工藝參數(shù)的控制非常嚴(yán)格，工藝穩(wěn)定性差是必然的。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因是光斑的功率密度和激光的不均勻性影響淬火過(guò)程的穩(wěn)定性;光斑形狀對(duì)硬化層均勻性的影響:激光表面淬火難以大面積硬化層;工件初始狀態(tài)對(duì)激光淬火質(zhì)量的影響。

　　2、提高激光淬火產(chǎn)量的一些改進(jìn)措施

　　使用激光淬火系統(tǒng)生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)，需要對(duì)淬火過(guò)程中的各種因素進(jìn)行優(yōu)化和控制，以激光淬火過(guò)程的穩(wěn)定性。在控制激光功率、掃描速度、光斑大小等工藝因素的基礎(chǔ)上，技術(shù)人員可以根據(jù)產(chǎn)品淬火前的導(dǎo)熱系數(shù)、熱擴(kuò)散系數(shù)、熔點(diǎn)、臨界相變溫度、淬火部位形狀等，提前將影響因素輸入智能監(jiān)控工藝系統(tǒng)。在淬火過(guò)程中，操作者根據(jù)智能系統(tǒng)控制中心顯示的各種參數(shù)變化信息，實(shí)時(shí)控制激光器、光學(xué)系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的運(yùn)行，從而完成淬火的控制，實(shí)現(xiàn)激光表面淬火產(chǎn)品的目的。如圖3所示，傳感器1-4分別監(jiān)測(cè)激光輸出光束的功率和功率密度分布、光束轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的調(diào)節(jié)狀態(tài)、工件表面激光照射區(qū)域的溫度變化和工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

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