激光淬火的优点

高频淬火和激光淬火区别

高频淬火和激光淬火区别

激光淬火技术及应用激光淬火技术,是利用聚焦后的激光束快速加热钢铁材料表面,使其发生相变,形成马氏体淬硬层的过程。激光淬火的功率密度高,冷却速度快,不需要水或油等冷却介质,是清洁、快速的淬火工艺。与感应淬火、火焰淬火、渗碳淬火工艺相比,激光淬火淬硬层均匀,硬度高(一般比感应淬火高1-3HRC),工件变形小,加热层深度和加热轨迹容易控制,易于实现自动化,不需要象感应淬火那样根据不同的零件尺寸设计相应的感应线圈,对大型零件的加工也无须受到渗碳淬火等化学热处理时炉膛尺寸的限制,因此在很多工业领域中正逐步取代感应淬火和化学热处理等传统工艺。尤其重要的是激光淬火前后工件的变形几乎可以忽略,因此特别适合高精度要求的零件表面处理。激光淬硬层的深度依照零件成分、尺寸与形状以及激光工艺参数的不同,一般在0.3~2.0mm范围之间。对大型齿轮的齿面、大型轴类零件的轴颈进行淬火,表面粗糙度基本不变,不需要后续机械加工就可以满足实际工况的需求。激光熔凝淬火技术是利用激光束将基材表面加热到熔化温度以上,由于基材内部导热冷却而使熔化层表面快速冷却并凝固结晶的工艺过程。获得的熔凝淬火组织非常致密,沿深度方向的组织依次为熔化-凝固层、相变硬化层、热影响区和基材。激光熔凝层比激光淬火层的硬化深度更深、硬度要高,耐磨性也更好。该技术的不足之处在于工件表面的粗糙度受到一定程

度的破坏,一般需要后续机械加工才能恢复。为了降低激光熔凝处理后零件表面的粗糙度,减少后续加工量,华中科技大学配制了专门的激光熔凝淬火涂料,可以大幅度降低熔凝层的表面粗糙度。现在进行激光熔凝处理的冶金行业各种材料的轧辊、导卫等工件,其表面粗糙度已经接近激光淬火的水平。激光淬火现已成功地应用到冶金行业、机械行业、石油化工行业中易损件的表面强化,特别是在提高轧辊、导卫、齿轮、剪刃等易损件的使用寿命方面,效果显著,取得了很大的经济效益与社会效益。近年来在模具、齿轮等零部件表面强化方面也得到越来越广泛的应用。

1.1激光淬火的特点

质量优势技术特质适用材料实际应用

1.淬火零件不变形激光淬火的热循环过程快中碳钢大型轴类2.几乎不破坏表面粗糙度采用防氧化保护薄涂层模具钢各种模具3.激光淬火不开裂精确定量的数控淬火冷作模具钢模具、刃具4.对局部、沟、槽淬火定位精确的数控淬火中碳合金钢减振器5.激光淬火清洁、高效不需要水或油等冷却介质铸铁材料发动机汽缸

6.淬火硬度比常规方法高淬火层组织细密、强韧性好高碳合金钢大型轧辊

1.2激光淬火设备

●激光器

武汉玖科机电设备有限公司的5kW CO2横流激光器GLS-Ⅶ型多功能激光加工系统,可实现各类孔类、轴类、法兰类、曲轴类的激光淬火、熔覆、合金化等多项功能,该公司生产的激光器以功率稳定,连续工作时间长等多项优点位居国内激光行业前列。

●大型多功能加工机床

激光加工机床的加工的基本尺寸范围为:长5.5米,直径Φ2.6米。特殊工件,可加工的尺寸范围更大。本激光加工机床为双悬臂加工系统,可进行多工位的激光加工。

●六轴四联动数控系统

本机床配置有六轴四联动数控系统,可以对复杂形状工件进行精密激光加工。

1.3激光淬火效果

激光淬火层的硬度分布曲线激光淬火层的硬度分布

1.4激光淬火工业应用实例

激光淬火技术可对各种导轨、大型齿轮、轴颈、汽缸内壁、模具、减振器、摩擦轮、轧辊、滚轮零件进行表面强化。适用材料为中、高碳钢,铸铁。激光淬火的应用实例:激光淬火强化的铸铁发动机汽缸,其硬度提高HB230提高到HB680,使用寿命提高2~3倍。

激光加热表面淬火简介

激光加热表面淬火简介: (1)定义:利用聚集后的激光束快速加热钢铁材料表面,使其发生相变形成马氏体淬硬层的热处理工改错为激光加热表 面淬火。 (2)特点:与普通热处理相比,它具有如下特点: ①加热速度极快,工件热变形极小。由于激光功率密度高,加 热速度可达1010℃/s,因而热影响区小,工件热变形小,劳动条件好。 ②其冷却速度很高,在工件有足够质量前提下,冷速可达1023℃ /s;不需冷却介质,靠热量由表向里的传导自动淬火。 ③由于激光束扫描(加热)面积很小,可十分精确地对形状复 杂的工件(如有盲孔、小孔、小槽、薄壁零件等)进行处理或局部处理,也可根据需要在同一零件的不同部位进行不同的处理。 ④能精确控制其加工条件,操作简单,可实现在线加工,也易 于与计算机连接,便于实现自动化生产。 ⑤不需要加热介质,有利于环境保护;工件经激光淬火后表面 硬度高(比普通淬火硬度值高15%~~20%)、疲劳强度高(表面具有4000Mpa以上的残余压应力)。 ⑥节省能源,并且工件表面清洁,处理后不需修磨,可作为工 件精机械加工的最后一道工序。 其不足之处在于:只能改变工件表面性能,但不能改善心部

性能;不能用于重负荷工件,也不适用于大型工件。 (3)原理:用于热处理的激光淬火装置主要是CO2气体激光器,它所发生的激光波长为10.6μm,此波长具有很好的大气透过率,很多物质对此波长的辐射线具有一定吸收率;它具有输出功率大(20~~100kW)、效率高(可达20%~~40%)、持续工件时间长等优点。 激光加热金属主要是通过光子同金属材料表面的电子和声子的能量交换,使处理层材料温度升高,在10-7~~10-9s之内就能使作用深度内达到局部热平衡,在金属材料表面形成的这层高温“热层”继而又作为内部金属的加热热源,并以热传导方式进行传热。 激光加热表面淬火就是以高能量激光作为能源以极快速度加热工件并自冷淬火的工艺。其实质就是利用激光产生的热量对工件表面进行处理的过程,它是一种新型的热处理工艺技术。 应当注意事项的是激光加热表面淬火效果与材料表面的反射率、密度和热导率等密切相关,由于所有金属都是10.6μm波长和CO2激光的良好反射体,反射率可高达70%~80%,对于反射率高的材料,激光能量不能被充分,所以激光淬火前要对金属表面施加吸光涂层(黑化处理)以增加吸收率。常用的黑化方法,主要有磷化、氧化等,或在金属表面涂覆一层可大师吸收激光的涂料(如碳素墨汁、胶体石墨、粉状金属氧化物、黑色丙烯酸、氨基屏光漆等)。 (3)工艺参数及应用:钢铁材料进行激光淬火的主要工艺参数

激光淬火技术工艺介绍及应用

激光淬火技术是利用聚焦后的激光束快速加热钢铁材料表面,使其发生相变,形成马氏体淬硬层的过程。 激光淬火前后工件的变形几乎可以忽略,因此特别适合高精度要求的零件表面处理。激光淬硬层的深度依照零件成分、尺寸与形状以及激光工艺参数的不同,一般在0.3~2.0mm 范围之间。对大型齿轮的齿面、大型轴类零件的轴颈进行淬火,表面粗糙度基本不变,不需要后续机械加工就可以满足实际工况的需求。 激光淬火现已成功地应用到冶金行业、机械行业、石油化工行业中易损件的表面强化,特别是在提高轧辊、导卫、齿轮、剪刃等易损件的使用寿命方面,效果显著,取得了很大的经济效益与社会效益,近年来在模具、齿轮等零部件表面强化方面也得到越来越广泛的应用。 一:激光淬火的特点 1.淬火零件不变形、激光淬火的热循环过程快、中碳钢、大型轴类; 2.几乎不破坏表面粗糙度、采用防氧化保护薄涂层、模具钢、各种模具; 3.激光淬火不开裂、精确定量的数控淬火、冷作模具钢、模具、刃具; 4.对局部、沟、槽淬火、定位精确的数控淬火、中碳合金钢、减振器;

5.激光、淬火清洁、高效、不需要水或油等冷却介质、铸铁材料、发动机汽缸; 6.淬火硬度比常规方法高、淬火层组织细密、强韧性好、高碳合金钢、大型轧辊。 二:激光淬火工业应用实例 激光淬火技术可对各种导轨、大型齿轮、轴颈、汽缸内壁、模具、减振器、摩擦轮、轧辊、滚轮零件进行表面强化。适用材料为中、高碳钢,铸铁。 南京中科煜宸激光技术有限公司专业从事激光增材制造装备(3D打印、激光修复)、智能激光焊接装备、自动化生产线、核心器件(工艺软件、送粉器、加工头)和金属粉末材料的研发与制造,感兴趣的用户可以咨询了解一下。

激光切割技术的原理及应用

激光切割技术的原理及应用 1. 激光切割技术简介 (2) 1.1激光切割技术概述 (2) 1.2激光切割技术的原理 (4) 1.3激光切割技术的发展历史 (5) 2.激光切割的特点 (6) 2.1激光切割的总体特点 (6) 2.2 CO2激光切割技术的特点 (7) 2.3半导体激光切割机 (7) 2.4光纤激光切割机 (8) 3. 激光切割技术的应用及发展前景 (10) 3.1激光切割技术的市场现状 (10) 3.2激光切割技术的应用 (12) 结论 (13)

激光切割技术的原理及应用 材料12A文修曜 摘要 激光加工技术是一种先进制造技术,而激光切割是激光加工应用领域的一部分,激光切割是当前世界上先进的切割工艺。由于它具备精密制造、柔性切割、异型加工、一次成形、速度快、效率高等优点,所以在工业生产中解决了许多常规方法无法解决的难题。激光能切割大多数金属材料和非金属材料。 Abstract The laser processing technology is a kind of advanced manufacturing technology, and laser cutting is part of the laser processing applications, laser cutting is the current advanced cutting technology in the world.Because it has flexible cutting, stone processing, precision manufacturing, a forming, fast speed, higher efficiency, so in industrial production solved many conventional methods cannot solve the problem.Can laser cutting most of the metal materials and nonmetal materials. 关键词:激光切割的原理;激光切割的分类及特点;激光切割技术的应用 1.激光切割技术简介 1.1激光切割技术概述 激光切割是激光加工行业中最重要的一项应用技术。它占整个激光加工业的70%以上。激光切割与其他切割方法相比,最大区别是它具有高速、高精度及高适应性的特点。同时还具有割缝细、热影响区小、切割面质量好、切割时无噪声、切割过程容易实现自动化控制等优点。激光切割板材时,不需要模具,可以替代一些需要采用复杂大型模具的冲切加工方法,能大大缩短生产周期和降低成本。?

激光热处理的应用

本设备是集光、机、电以及制冷和材料加工技术一体的大型集成设备,能对轴类、平面类、缸齿轮类、以及空间工模具类等产品进行激光淬火、激光熔覆、激光表面合金化加工,从而达到改善表面性能、提高工件的使用寿命、恢复工件的外型尺寸以重复使用等目的。 主要特点: 模块化设计,高度集成,具有良好的系统性能及很高的使用寿命;功能齐全,使用方便;激光加工精度高,效率稳定可靠;抗干扰能力强,动态响应速度快;造型美观,操作及维护简便。 激光热处理是一种表面热处理技术。即利用激光加热金属材料表面实现表面热处理。 激光加热具有极高的功率密度,即激光的照射区域的单位面积上集中极高的功率。由 于功率密度极高,工件传导散热无法及时将热量传走,结果使得工件被激光照射区迅 速升温到奥氏体化温度实现快速加热。当激光加热结束,因为快速加热时工件基体大 体积中仍保持较低的温度,被加热区域可以通过工件本身的热传导迅速冷却,从而实 现淬火等热处理效果。激光淬火效果:激光淬火层的硬度分布曲线激光淬火层的硬度 分布激光淬火技术可对各种导轨、大型齿轮、轴颈、汽缸内壁、模具、减振器、摩 擦轮、轧辊、滚轮零件进行表面强化。适用材料为中、高碳钢,铸铁。激光淬火的应 用实例:激光淬火强化的铸铁发动机汽缸,其硬度提高HB230提高到HB680,使用寿 命提高2~3倍。 ] 概念定义:利用激光进行加热的热处理工艺称作激光热处理,它是一种高能量密度表面热处理,具有超高 加热速度,其淬火硬化层的性质和状态与普通淬火有着显著的区别。 研究范围:激光热处理的研究分为不熔化表面热处理和熔化表面热处理两大类。不熔化表面热处理主 要包括激光表面相变硬化、激光冲击热处理和激光表面退火等;熔化表面热处理主要包括激光表面熔凝、激 光表面合金化和激光非晶态等。 (一) 发展过程 70年代初~80年代初 需求动力:70年代大功率CO2激光器的出现,推动了激光热处理的发展。 主要特点:该阶段的主要特点是:1.广泛开展激光表面相变硬化(即激光淬火)的研究和应用;2.开展激 光表面合金化的探索研究;3.受激光器功率的影响,激光热处理工艺的应用受到一定局限,未能迅速发展。 典型成果和产品:典型成果:激光热处理设备、激光表面相变硬化工艺的应用 80年代初~至今 需求动力:随着激光技术的发展,激光器功率的提高,激光热处理的优点日趋明显,从而推动激光热处 理的迅速发展。激光热处理作为一种很好的节能型热处理工艺也是其迅速发展的动力之一。 主要特点:该阶段的主要特点:1.激光热处理设备已商业化,正朝小型化、自动化和柔性化方向发展; 2.激光表面相变硬化处理工艺日趋成熟,广泛用于汽车、航空航天、武器等工业部门; 3.激光表面合金化工 艺因具有极大的经济效益,倍受各国的重视,研究工作进展较大,但仍处于基础工艺试验、组织分析和性能试 验的实验室研究阶段,尚未进入工业应用;4.开展了激光涂覆处理、激光表面熔凝、激光脉冲冲击强化处理 和激光渗氮处理等工艺的研究。 典型成果和产品:典型成果:激光表面相变硬化处理广泛用于军用部门和民用部门。 (二) 现有水平及发展趋势 激光热处理是70年代初首先在美国发展起来的金属表面强化新工艺。激光热处理具有加热和冷却速 度快、工件变形小、可进行局部热处理、工艺灵活性大、污染小和易实现自动化等优点。目前,国外应用较

激光表面淬火的应用领域

激光表面淬火的应用领域 激光表面淬火技术原理 激光淬火,也称激光热处理、激光硬化,即利用聚焦后的激光束快速加热金属材料表面,使其发生相变,形成马氏体淬硬层的一种高新技术,分为激光相变硬化、激光熔凝硬化和激光冲击硬化三种工艺方法。 技术特点 1.激光淬火马氏体晶粒更细、位错密度更高,硬度更高,耐磨性更好。 2.变形极小,甚至无变形,适合于高精度零件处理,部分场合可作为材科和零件的最后处理工序。 3.无需回火,淬火表面得到压应力,不易产生裂纹。 4.如工柔牲好,适用面广,可方便地处理大尺寸工件和沟、槽、深孔、内孔、盲孔等局部区域。 5可根据需要调整硬化层深浅。 6.硬度梯度非常小,硬度基本不随激光硬化层深变化而变化。 7.适合的材料广泛,包括各种中高碳钢、工具钢、模具钢以及铸铁材料等。 8.加工过程自动化控制,工期短,质量稳定。 9.低碳环保,无需冷却介质,无废气废水排放。 技术参数 适合材质:各类中高碳钢、铸铁 淬火硬度:一般可比感应淬火高1-5HRC 淬火深度:0.1-1.2mm 应用领域 激光淬火技术解决了许多常规热处理工艺无法解决的难题,已大量应用于冶金、汽车、模具、五金、轻工、机械制造等行业。适合各类型零件的热处理: 1.难以进入热处理炉的大型工件。 2.仅需对沟、槽、孔、边、刃口等局部表面进行热处理的工件。 3.常规热处理工艺难以处理到的部位。 4.对热处理变形量要求高的精密零件。 5.铸铁工件表面的热处理。 6.常规热处理工艺易产生裂纹的零件。 7.常规热处理工艺达不到硬度要求的零件。 模具钢激光淬火技术及应用 模具钢激光淬火技术,是利用聚焦后的激光束快速加热钢铁材料表面,使其发生相变,形成马氏体淬硬层的过程。模具钢激光淬火的功率密度高,冷却速度快,不需要水或油等冷却介质,是清洁、快速的淬火工艺。与感应淬火、火焰淬火、渗碳淬火工艺相比,激光淬火淬硬层均匀,硬度高(一般比感应淬火高1-3HRC),工件变形小,加热层深度和加热轨迹

激光光散射技术及其应用.

激光光散射技术及其应用 Laser Light Scattering System Technology and Application BROOKHA VEN INSTRUMENTS CORPORATION (BEIJING OFFICE) 地址:北京市海淀区牡丹园北里甲1号中鑫嘉园东座A105室美国布鲁克海文公司公司北京技术服务中心 邮编:100083 电话:8610-62081909 传真:8610-6208189

激光光散射技术和应用 近年来,光电子和计算机技术的飞速发展使得激光光散射已经成为高分子体系和胶体科学研究中的一种常规的测试手段。现代的激光光散射包括静态和动态两个部分。在静态光散射中,通过测定平均散射光强的角度和浓度的依赖性,可以得到高聚物的重均分子量M w,均方根回旋半径R g和第二维利系数A2;在动态光散射中,利用快速数字相关器记录散射光强随时间的涨落,即时间相关函数,可得到散射光的特性弛豫时间τ,进而求得平动扩散系数D和与之对应的流体力学半径R h。在使用过程中,静态和动态光散射有机地结合可被用来研究高分子以及胶体粒子在溶液中的许多涉及到质量和流体力学体积变化的 过程,如聚集和分散、结晶和溶解、吸附和解吸、高分子链的伸展和卷缩以及蛋白质长链的折叠,并可得到许多独特的分子量参数。 一、光散射发展简史: Tynadall effect(1820-1893) 1869年,Tyndall研究了自然光通过溶胶颗粒时的散射,注意到散射光呈淡淡的蓝 色,并且发现如果入射光是偏振的,这散射光也是偏振的。Tyndall由此提出了19 世纪气象学的两大谜题:为什么天空是蓝色的?为什么来自天空的散射光是相当偏 振的? James Clerk Maxwell (1833-1879) 解释了光是一种电磁波,并正确地计算出光的速度。 Lord Rayleigh(1842-1919) 1881年,Rayleigh应用Maxwell的电磁场理论推导出,在无吸收、无相互作用条件下,光学各向同性的小粒子的散射光强与波长的四次方成反比。并解释了蓝天是太阳光穿透大气层所产生的散射现象。 Abert Einstein(1879-1955) 研究了液体的光散射现象。 Chandrasekhara V.Raman (1888-1970) 1928年,印度籍科学家Raman提出了Raman 效应(也称拉曼散射),即光波在被散射后频率发生变化的现象。 Peter Debye(1884-1966) 延续了 Einstein的理论,描述了分子溶解于溶剂中所产生的光散射现象,提出用Debye plot 。1944 年,Debye利用散射光强测得稀溶液中高分子的重均分子量。 Peter Debye Lord Rayleigh Tyndall effect

激光淬火

某传动设备有限公司齿轮齿根激光淬火 技术方案 齿轮齿根激光淬火技术方案 一、待处理工件情况 某传动设备有限公司是一家研发、生产及维修机械及传动装置的公司,其公司现有两个内齿轮经过感应加热淬火处理,但齿根部分淬火程度不够,强度不够,需进行二次激光淬火进行性能强化,齿轮如下图所示:

二、淬火要求 1、对齿轮的齿根进行淬火,淬火不影响齿根以外的其它部位; 2、淬火深度在1mm左右; 三、激光淬火可行性分析 1、采用激光熔覆手段修复工艺可行性分析: 1)激光淬火能量密度集中,淬火深度大,总热输入量小,淬火后基本不会造成待修复件基体变形; 2)激光淬火相比传统方式,同样可以获得性能优良的淬火结果,下图是我司激光淬火处理后45钢轴类件的金相图片和硬度。未淬火的基材组织主要是有珠光体+铁素体,硬度较低,而淬火后的组织主要有马氏体和参与奥氏体组成,硬度有了很大提高。 从表1可以看出未淬火的45钢硬度为HV250左右,而经过激光淬火后,硬度提高到HV760左右。足以说明激光淬火的有效性。 图3-未淬火基材的金相组织图4-淬火后的金相组织 表1 45钢试样测试的硬度值

3 ) 我司拥有随行打磨机器人进行自动打磨,并与多家大型机加企业有长期合作关系, 可以满足该件的表面机加处理。 2、 我公司技术条件 1) 我公司团队在铁基、钴基、镍基等材料的激光熔覆中大量技术积累,并拥有多种成 熟的激光熔覆工艺,以及进行金属材料激光淬火的技术条件; 2) 我公司从低功率1KW 到高功率10KW 激光器熔覆系统共四套可以满足不同零件尺寸 的修复需求;成套的现场修复系统包括:激光器、高精度6轴工业机器人、送粉器、水冷机、控制软件系统、其它配件备件。经初步研究评估采用4KW 熔覆设备可以满足修复。

激光切割机使用步骤(内容清晰)

使用步骤: 开机步骤:打开总开关→打开水冷机→打开伺服控制器(启动按钮)→打开电脑(按钮) ㈠切板:(每次开机、换喷嘴时要回原点一次、标定一次:数控→BCS100→回原点→确定;BCS100→F1标定→2浮头标定→将喷嘴靠近板面→确定→显示优→确定;换喷嘴时要打同轴:用胶带粘在喷嘴下,按激光点射看点是不是在圆的中心)将钥匙拧到切板方向→打开切板软件→开气→拧开激光器(注意此时水温必须在22℃-26℃才能开激光器!)→左键单击文件→点击读取→选取***.dxf文件(要切得图形,必须是dxf格式)→点击工艺参数(F2)(有锈的选择带模切、孔多时选预穿孔;切薄板时可将工艺中的慢速起步去掉,厚板可设置慢速起步)→选取多厚的板材(f:焦距,O2:氧气气压,PZ:喷嘴;焦距气压喷嘴大小需要根据显示在切割头手动调;喷嘴d代表双层,适用于切碳钢板;喷嘴s代表单层,适用于切不锈钢、镀锌板材)→根据右下角的显示更换喷嘴、调气压、调整焦距→ ①切一个图形时:单击排序(小图优先)→按住左键选中图形→单击阴切或者阳切(阴切是从线内开始切,线内的不要;阳切是从线外开始切,线外的不要)→选中图形→引线(在检查一下阴切或阳切对不对,板厚的引线长度6mm左

右,薄板3mm左右;引线位置可通过按图形总长设定)→打开光阀→找一点→点停靠(板在右下停在右下、板在左下停在左下)→走边框→遥控器开始切。(也可找到一个点后在软件上标记→走边框→切,下次直接返回标记走边框不需要再找点!) ②切一排时:选中一个图形→复杂图形选顺序小图优先(简单图形忽略此步)→起点A→全选→阵列→1*10行偏移0,列偏移0→全选→共边→全选→炸开(左下角)→全选阴切或阳切→引线(厚板引线长≥5mm,薄板3mm;注意看引线位置!!)→看一下排序→模拟→走边框→开始切割。 ③切几排时:选择一个要切的图形→选择最边框清除引入引出线→全选→复杂图形先排序选小图优先(简单图形忽略此步)→全选→阵列→全选→共边(选择横平竖直)→全选炸开(里边是不规则图形时只选边框)→设引线(引线角度为0°,复杂图形设为90°;复杂图形复杂图形时可选中里边的图形,左上角选择相似图形→阴切→引线)→看顺序(若不是最佳顺序,可右键指定起始图形)→走边框→开始切。 ④针对薄板或小件时为防止倾斜翘边要进行微连:点倒三角→自动微连→厚板:0.5-0.2;薄板:1.0-1.2。或缺口或桥接 ⑤一整张坂排好版切不完第二天继续切时:暂停→停止

激光束表面改性技术

激光束表面改性技术 摘要:激光束表面改性技术在改善材料表面性能,提高材料使用寿命方面具有突出的优越性。它作用于材料表面使得材料的表面性能得到了明显的提高,随着研究的深入和技术的逐渐成熟,表面改性技术在工业领域中的应用越来广泛,目前进行材料表面改性的工艺有激光相变硬化、激光熔覆、激光合金化、激光非晶化、激光冲击硬化,本文就其工艺方法进行了综述。 一、引言 激光表面处理技术的研究始于20世纪60年代,但是直到20世纪70年代初研制出大功率激光器之后,激光表面处理技术才获得实际的应用。它是将现代物理学、化学、计算机、材料科学、先进制造技术等多方面的成果和知识结合起来的高新技术,用激光的高辐射亮度,高方向性,高单色性特点,以非接触性的方式加热材料表面,借助于材料表面本身传导冷却, 使金属材料表面在瞬间被加热或熔化后高速冷却,来实现其表面改性的工艺方法。 二、激光相变硬化 激光表面相变硬化又称激光淬火,它是以104~105W/cm2高能功率密度的激光束作用在工件表面,以105~106℃/s的加热速度,使受激光束作用的工件表面部位温度迅速上升到相变点以上,形成奥氏体,并通过仍处于冷却态的基体与加热区之间形成的极高的温度梯度的热传导,一旦激光停止照射,则以105℃/s的速度冷却,实现自冷淬火,形成表面相变硬化层。 三、激光熔覆 激光熔覆是采用激光束加热熔覆材料和基材表面,使所需的特殊材料熔焊于工件表面的一种新型表面改性技术。这项技术始于1974年, Gnanamuthu申请了激光熔覆一层金属于金属基体的熔覆方法专利[3]。经过二十几年的发展, 激光熔覆已成为材料表面工程领域的前沿和热门课题。影响激光熔覆的因素主要有熔覆材料的原始成分、基体材料成分、熔覆的工艺参数。激光熔覆技术示意图见图1 1.短型光束或高斯型光束 2.气动送粉 3.测量孔 4.振动器 5.粉末漏斗箱 6.二氧化碳气体激光束高频振动7样品运动 8.样品9.熔覆厚度10.熔覆层 图1激光熔覆技术示意图

激光表面表面处理技术及进展

激光表面表面处理技术及进展 摘要:激光具有巨大的技术潜力,在冶金和材料加工中发展迅速,应用广泛。激光表面处理由于其对工业和生产作出了巨大贡献,已成为飞速成长的重要加工技术领域。本文较系统地介绍了国内外激光表面处理技术的研究与应用近况,指出了这项技术今后需解决的问题。 关键字:激光;表面处理;进展 0 前言 激光的出现时近代物理学的一个重大进展。第一台激光器于60年代初问世,对激光表面热处理工艺的研究早在激光器诞生后不久就已经开始,但直到60年代末、70年代初才在热处理生产中获得应用。 激光在金属热处理方面取得成功,标志此技术的应用进人了新灼阶段。随着大功率激光器的研制成功与不断完善,这一新工艺用于汽车转向器表面处理的生产线[1]。国内经过“六五”计划的联合攻关,已在汽缸套等零部件的表面热处理上获得成功,取得了一批科研成果。随之而发展的表面涂覆(cladding),表面上釉(Glazing)及表面合金化(SurfaeeAlloing)等工艺[2]也取得了相当大的进展。与上述工艺相比较,激光表面热处理是当前比较成熟、应用比较广泛的工艺。 1 激光表面处理技术的特点[3] 1)通过选择激光波长调节激光功率等手段,能灵活地对复杂 形状工件或工件局部部位实施非接触性急热、急冷。该技术易控制处理范围,热影响区小,工件产生的残余应力及变形很小。 2)可在大气、真空及各种气氛中处理,制约条件少,且不造成 化学污染。 3)通常,激光表面处理的改性效果比普通处理方法更显著 4)激光束能量集中,密度大,速度快,效率高,成本低。 5)可缩短工艺流程,处理过程中工件可以运动,故特别适合组织自动化处理线。 6)激光束便于通过导光系统准确地输人与定位,亦能导向多个工作台,可大大提高激光的使用率和处理的效率。 7)激光表面处理尤其适用于大批量处理生产线,其成本比传统的表面热处理低。 2 激光表面相变应化(LTH) 不论激光束是如户J产生的,激光束仅是一加热金属的热源,金属经激光热处理后,一般不出现异常的治全变化。相变硬化是一种儿乎无尺寸变化而能达到冶金相变的加工技术。利用激光束可以选择小面积加热和对需要部位硬化。实现激光相变硬化有三个基本条件仁:第一,金属硬化

关于激光淬火

嘉兴市科技计划项目 激光表面淬火关键技术与装备研发 项目可行性报告 嘉兴学院机电工程学院 嘉兴市浙江数控焊机有限公司 2009年3月

一、立项的背景和意义 自20世纪60 年代激光问世以来,激光技术作为一门举世瞩目的高新技术,几乎在各行业都获得了重要的应用。近年来,激光表面处理技术不仅在研究和开发方面迅速发展,而且在工业应用方面也取得了长足的进步,成为表面工程一个十分活跃的新兴领域。激光表面处理既可以通过激光淬火、表面熔凝改变基体表层材料的微观结构,也可以通过激光熔覆、气相沉淀和合金化等处理方法同时改变基体表层的化学成份和微观结构。激光表面淬火比其它激光加工所需的功率密度小的多, 因此在利用激光技术进行材料加工中,激光表面淬火应用最多,它能显著提高金属表面的硬度及耐腐性。然而目前激光表面淬火技术的应用还不如传统热处理技术那样广泛和成熟,但由于其具有的独特优越性,正日益受到人们的重视。已经在机械制造、交通运输、石油、矿山、纺织、冶金、航空航天等许多领域得到应用和发展。 激光表面淬火是利用激光在要热处理的部分扫描,使被扫描区域快速升温,而未被扫描区域保持常温。激光表面淬火的原理和普通热处理是相同的,只不过激光作为热源加热金属的时间很短,处理区域也很小。激光对金属进行热处理时,金属表面温度和热穿透深度都和激光照射时间的平方成比例。所以适当地调节激光光斑尺寸、扫描速度和激光功率,就可以对金属表面温度和热穿透深度进行控制。采用激光表面淬火的工件的变形量极小(变形量为高频淬火的1/3~1/10),表面光洁度好,无氧化皮产生。因此,可以减少后道工序(矫正或磨制)的工作量,降低工件的制造成本。激光表面淬火后可获得极细的马氏体晶粒,硬度要比常规淬火后的硬度提高15%-20%,硬化层深度可达2mm,而工件心部仍保持原始组织。所以经激光表面淬火处理的工件表面层硬度高,耐磨性好,心部硬度低,韧性好,疲劳强度一般可提高30%~50%。由于金属散热快,激光束扫描后,扫描区域可自行迅速冷却淬火,无需淬火液,是一种清洁卫生的热处理方法而且便于用同一激光加工系统实现同时加工。因此可直接将激光表面淬火工序安排在生产线上,以实现自动化生产。又由于激光表面淬火处理是不接触加热, 所以工件表面不会发生表面沾污。此外, 因为采用特制的透镜聚焦, 激光的焦深很长, 所以工件在激光焦点上下各50~75mm范围内所吸 收的光能是基本相同的, 这对于处理表面凸凹不平的工件是非常有利的。 虽然,目前激光热处理在热处理行业的总产值中所占份额还不大,但是应用前景光明。许多研究成果和应用实例[1-3],都说明采用激光表面热处理技术可以解决某些其它热处理方法难以实现的技术目标。例如细长钢管内壁表面硬化,成型精密刃具刃部超高硬化,模具合缝线强化,缸体和缸套内壁表而硬化等等。采用激光表面热处理的经济效益显著优于传统热处理,例如汽车转向器壳体的激光相变硬化和锯齿激光相变硬化等。因此,激光表面热处理的研究、开发和应用都处于上升阶段。 激光加工技术一直是国家重点支持和推动应用的一项高新技术,特别是政府强调要振兴制造业,这就给激光加工技术应用带来发展机遇。在国家制定中长远期发展规划时,又

激光技术及其在现代通讯技术中的应用.

激光技术及其在现代通讯技术中的应用 姓名:杨春有学号:20141060138 学院:信息学院专业:通信工程(国防) 摘要20世纪以来,激光是继原子能、计算机、半导体之后的又一重大科技发明。在有充分的理论准备和生产实践需要的背景下,激光技术应运而生。它一问世就获得了异乎寻常的快速发展。激光在现代通信领域有着广泛的应用。它在扩大通信容量,缓和通信频段拥挤,提高安全等方面都发挥着极为重要的作用。 关键词:激光通信技术现代通讯激光通信光子晶体能量衰减 引言 事实上,1916 年激光的原理被著名的物理学家爱因斯坦发现之后一直没有研制成功,原因在于科学实验所需要的器材没有现在发达,一直到1958 年激光才被首次成功制造。激光是计入20世纪,继原子能、计算机、半导体之后,人类的又一重大发明,它的亮度非常之高,大约为太阳光的100亿倍。因此激光一问世,就获得了异乎寻常的飞快发展,也正是因为这个原因,历史悠久的光学科学和光学技术体会了新生的快乐,更重要的是导致整个一门新兴产业——激光产业——的诞生。 一激光通信的发展阶段 激光通信经历了大气通信和光波导(光纤)通信两个重要的发展阶段。CO2气体激光器是比较符合要求的早期通信用光源,其输出激光波长为10.6μm,在大气通行当中,信道传输的低损耗窗口要求的标准波长是10.6μm。早期的激光大气通信所用光源还包括YAG固体激光器、He-Ne气体激光器等等。其中的早期激光大气通信曾经掀起了全球性的研究浪潮,大量的人力、财力和物力在这个阶段投入了进去,对激光大气通信进行了广泛的研究开发。但是这项研究只有少数的经济和技术力量雄厚的发达国家才能够承担得起。光纤波导通信技术大约与激光大气通信技术的研究工作同步展开,从而在技术上形成了激光无线通信和激光有线通信两种通信方式,这两种通信技术与传统通信技术大不相同。 腔面发射激光器(VCSEL)列阵光接受发射模块的处理能力不仅速度高而且容量特别大。微电子电路的多功能的逻辑控制、具有高强度并行操作功能的电子集成器件的优越性、光本身的高速传输能力、超高规模集成技术的优越性在垂直腔面发射激光器(VCSEL)列阵光接受发射模块当中得到了完美的体现。现代通信技术研究中,在激光通信领域,最引人瞩目的就要属垂直腔面发射激光器(VCSEL)了。包括制造成本很低、易

激光熔凝及激光熔凝淬火讲解

激光熔凝及激光熔凝淬火 激光熔凝原理激光熔凝也称激光熔化淬火。激光熔凝是用激光束将获得工件表面加热熔化到一定深度,然后自冷使熔层凝固,获得较为细化均质的组织和所需性能的表面改性技术。激光熔凝原理与激光非晶化基本上相一致。但激光熔凝处理时激光的能量密度和扫描速·度均远小于激光非晶化。激光熔凝与激光合金化不同,它在表面熔化时一般不添加任何合金元素,熔凝层与材料基体是天然的冶金结合;在激光熔凝过程中,可以排除杂质和气体, 激光熔凝原理 激光熔凝也称激光熔化淬火。激光熔凝是用激光束将获得工件表面加热熔化到一定深度,然后自冷使熔层凝固,获得较为细化均质的组织和所需性能的表面改性技术。 激光熔凝原理与激光非晶化基本上相一致。但激光熔凝处理时激光的能量密度和扫描速·度均远小于激光非晶化。 激光熔凝与激光合金化不同,它在表面熔化时一般不添加任何合金元素,熔凝层与材料基体是天然的冶金结合;在激光熔凝过程中,可以排除杂质和气体,同时急冷重结晶获得的组织有较高的硬度、耐磨性和抗蚀性;其表面熔层深度远大于激光非晶化。 激光熔凝是将金属材料表面在激光束照射下成为溶化状态,同时迅速凝固,产生新的表面层。根据材料表面组织变化情况,可分为合金化、重溶细化、上釉和表面复合化等。我公司的轧辊激光熔凝产品是用适当的参数的激光辐照材料表面,使其表面快速熔融、快速冷凝,获得较为细化均质的表面改性技术。它具有以下优点: 表面熔化时一般可添加超硬耐磨金属元素或化学元素,熔凝层与材料基体形成冶金结合。 在激光熔凝过程中,可以排除杂质和气体,同时急冷重结晶获得的杂质有较高的硬度、耐磨性和抗腐蚀性。 其熔层薄、热作用区小,对表面粗糙度和工件尺寸影响不大,有时可不再进行后续磨光而直接使用。 提高溶质原子在基体中固溶度极限,晶粒及第二相质点超细化,形成亚稳相可获得无扩散的单一晶体结构甚至非晶态,从而使生成的新型合金获得传统方法得不到的优良性能。 激光(相变)淬火和激光熔凝淬火

激光淬火

一、概述 激光淬火技术及应用激光淬火技术,是利用聚焦后的激光束快速加热钢铁材料表面,使其发生相变,形成马氏体淬硬层的过程。激光淬火的功率密度高,冷却速度快,不需要水或油等冷却介质,是清洁、快速的淬火工艺。与感应淬火、火焰淬火、渗碳淬火工艺相比,激光淬火淬硬层均匀,硬度高(一般比感应淬火高1-3HRC),工件变形小,加热层深度和加热轨迹容易控制,易于实现自动化,不需要象感应淬火那样根据不同的零件尺寸设计相应的感应线圈,对大型零件的加工也无须受到渗碳淬火等化学热处理时炉膛尺寸的限制,因此在很多工业领域中正逐步取代感应淬火和化学热处理等传统工艺。尤其重要的是激光淬火前后工件的变形几乎可以忽略,因此特别适合高精度要求的零件表面处理。激光淬硬层的深度依照零件成分、尺寸与形状以及激光工艺参数的不同,一般在0.3~2.0mm范围之间。对大型齿轮的齿面、大型轴类零件的轴颈进行淬火,表面粗糙度基本不变,不需要后续机械加工就可以满足实际工况的需求。激光熔凝淬火技术是利用激光束将基材表面加热到熔化温度以上,由于基材内部导热冷却而使熔化层表面快速冷却并凝固结晶的工艺过程。获得的熔凝淬火组织非常致密,沿深度方向的组织依次为熔化-凝固层、相变硬化层、热影响区和基材。激光熔凝层比激光淬火层的硬化深度更深、硬度要高,耐磨性也更好。该技术的不足之处在于工件表面的粗糙度受到一定程度的破坏,一般需要后续机械加工才能恢复。为了降低激光熔凝处理后零件表面的粗糙度,减少后续加工量,华中科技大学配制了专门的激光熔凝淬火涂料,可以大幅度降低熔凝层的表面粗糙度。现在进行激光熔凝处理的冶金行业各种材料的轧辊、导卫等工件,其表面粗糙度已经接近激光淬火的水平。激光淬火现已成功地应用到冶金行业、机械行业、石油化工行业中易损件的表面强化,特别是在提高轧辊、导卫、齿轮、剪刃等易损件的使用寿命方面,效果显著,取得了很大的经济效益与社会效益。近年来在模具、齿轮等零部件表面强化方面也得到越来越广泛的应用 二、激光淬火的特点 质量优势技术特质适用材料实际应用 1.淬火零件不变形激光淬火的热循环过程快中碳钢大型轴类 2.几乎不破坏表面粗糙度采用防氧化保护薄涂层模具钢各种模具3.激光淬火不开裂精确定量的数控淬火冷作模具钢模具、刃具 4.对局部、沟、槽淬火定位精确的数控淬火中碳合金钢减振器 5.激光淬火清洁、高效不需冷却介质铸铁材料发动机汽缸6.淬火硬度比常规方法高淬火层组织细密、强韧性好高碳合金钢大型轧辊 三、组成部分 ● 激光器

激光切割的实际应用.

激光切割技术 激光切割是用聚焦镜将激光束聚焦在材料表面,使材料熔化,同时用与激光束同轴的压缩气体吹走被熔化的材料,并使激光束与材料沿一定轨迹作相对运动从而形成一定外形的切缝。 一种激光切割机的结构示意图; 一、激光切割的主要特性 1. 激光切割的切缝窄,工件变形小 激光束聚焦成很小的光点,使焦点处达到很高的功率密度。这时光束输入的热量远远超过被材料反射、传导或扩散的部分,材料很快加热至汽化程度,蒸发形成孔洞。随着光束与材料相对线性移动,使孔洞连续形成宽度很窄的切缝。切边受热影响很小,基本没有工件变形。 切割过程中还添加与被切材料相适合的辅助汽体。钢切割时利用氧作为辅助汽体与熔融金属产生放热化学反应氧化材料,同时帮助吹走割缝内的熔渣。切割 聚丙烯一类塑料使用压缩空气,棉、纸等易燃材料切割使用惰性汽体。进入喷嘴的辅助汽体还能冷却聚焦透镜,防止烟尘进入透镜座内污染镜片并导致镜片过热。 大多数有机与无机材料都可以用激光切割。在工业制造系统占有份量很重的金属加工业,许多金属材料,不管它是什么样的硬度,都可以进行无变形切割。当然,对高反射率材料,如金、银、铜和铝合金,它们也是好的传热导体,因此激光切割很困难,甚至不能切割。 激光切割无毛刺、皱折、精度高,优于等离子切割。对许多机电制造行业来说,由于微机程序控制的现代激光切割系统能方便切割不同形状与尺寸的工件,它往往比冲切、模压工艺更被优先选用;尽管它加工速度还慢于模冲,但它没有模具 am? 激光发生器 工作头 t ----------- 折光復 工件 聚光蜿

消耗,无须修理模具,还节约更换模具时间,从而节省了加工费用,降低了生产成本,所以从总体上考虑是更合算的。 2. 激光切割是一种高能量、密度可控性好的无接触加工 激光束聚焦后形成具有极强能量的很小作用点,把它应用于切割有许多特点。首先,激光光能转换成惊人的热能保持在极小的区域内,可提供(1)狭的直边割缝;(2)最小的邻近切边的热影响区;(3)极小的局部变形。其次,激光束对工件不施加任何力,它是无接触切割工具,这就意味着(1)工件无机械变形;(2)无刀具磨损,也谈不上刀具的转换问题;(3)切割材料无须考虑它的硬度,也即激光切割能力不受被切材料的硬度影响,任何硬度的材料都可以切割。再次,激光束可控性强,并有高的适应性和柔性,因而(1)与自动化设备相结合很方便,容易实现切割过程自动化;(2)由于不存在对切割工件的限制,激光束具有无限的仿形切割能力;(3)与计算机结合,可整张板排料,节省材料。 3?激光切割具有广泛的适应性和灵活性 与其它常规加工方法相比,激光切割具有更大的适应性。首先,与其他热切割方法相比,同样作为热切割过程,别的方法不能象激光束那样作用于一个极小的区域,结果导致切口宽、热影响区大和明显的工件变形。激光能切割非金属,而其它热切割方法则不能。 二、激光切割的主要工艺 1. 汽化切割 在高功率密度激光束的加热下,材料表面温度升至沸点温度的速度是如此之快,足以避免热传导造成的熔化,于是部分材料汽化成蒸汽消失,部分材料作为喷出物从切缝底部被辅助气体流吹走。 2. 熔化切割 当入射的激光束功率密度超过某一值后,光束照射点处材料内部开妈蒸发,形成孔洞。一旦这种小孔形成,它将作为黑体吸收所有的入射光束能量。小孔被熔化金属壁所包围,然后,与光束同轴的辅助气流把孔洞周围的熔融材料带走。随着工件移动,小孔按切割方向同步横移形成一条切缝。激光束继续沿着这条缝的前沿照射,熔化材料持续或脉动地从缝内被吹走。 3. 氧化熔化切割 熔化切割一般使用惰性气体,如果代之以氧气或其它活性气体,材料在激光束的照射下被点燃,与氧气发生激烈的化学反应而产生另一热源,称为氧化熔化切割。 4. 控制断裂切割 对于容易受热破坏的脆性材料,通过激光束加热进行高速、可控的切断,称为控制断裂切割。这种切割过程主要内容是:激光束加热脆性材料小块区域,引起该区域大的热梯度和严重的机械变形,导致材料形成裂缝。只要保持均衡的加热梯

激光切割技术的研究与应用

激光切割技术的研究与应用 姓名:张国涛学号:08010705 专业班级:机电工程学院08级基地2班 摘要:该技术采用激光束照射到钢板表面时释放的能量来使不锈钢熔化并蒸发。激光源一般用 二氧化碳激光束,工作功率为500~2500瓦。该功率的水平比许多家用电暖气所需要的功率 还低,但是,通过透镜和反射镜,激光束聚集在很小的区域。能量的高度集中能够进行迅速局 部加热,使不锈钢蒸发。此外,由于能量非常集中,所以,仅有少量热传到钢材的其它部分, 所造成的变形很小或没有变形。利用激光可以非常准确地切割复杂形状的坯料,所切割的坯料 不必再作进一步的处理。 而且激光切割技术的研究工作已取得许多重要成果,诸如在加工有机玻璃、激光切割中的 焦点位置检测方法等;此外,激光切割在现代生活中的应用也很广泛。 关键词:激光切割;研究;应用;方法;检测; 下面就加工有机玻璃的激光切割技术的研究及激光切割中的焦点位置检测方法的研究和激光切 割技术的应用作简要介绍。 一、加工有机玻璃的激光机切割技术研究 加工有机玻璃的激光机切割速度快、精度高,定位准确。可生产工艺礼品、面板镜片机箱、模型玩具、广告灯箱招牌展示用品、包装盒等。 激光应用于切割和焊接薄金属板已有30年了,通过聚焦光束局部地加热材料。这种方法灵活性好,经济效益高,在很多工业应用领域大放异彩。其实玻璃有比金属更低的热传导,所以激光应该可以顺理成章地应用于玻璃的切割。事实上,一些公司早在70年代即开始发展成套系统,当时使用的是千瓦输出功率水平的CO2激光器。但是,因为功率水平高,对玻璃造成不容忽视的热影响,以致融化局部材料,所以当时的激光切割技术难以保证整齐、平滑的切割边缘,在许多应用场合中,仍然需要打磨切割边缘。同时,当时CO2激光器的价格非常昂贵,令人生畏。 近来,一些工程人员和学者发现了应用较低功率的激光器使玻璃分离,同时不对玻璃造成融化等热影响的玻璃切割方法。这种方法说来复杂,涉及细节技术很多,其基本原理是利用激光引致的应力使玻璃"分离"。期间,得益于封离型CO2激光器技术的发展和成熟,激光切割玻璃技术更显得经济、实用。 在我们的研究中,使用平均输出功率为150W的CO2激光器(Coherent公司的K-150型),通过聚焦光路在玻璃表面形成椭圆型的聚焦点,椭圆的聚焦焦点保证了激光能量在切割线两侧的均匀的和最优化的分布。玻璃强烈地吸收10.6微米的激光,所以几乎所有的激光能量都被玻璃表面15微米吸收层所吸收,相对玻璃表面移动激光光点形成所需的切割线。选择合适的移动速度,保证既有足够的激光热量在玻璃上形成局部的应力纹样分布(设定的切割线),同时又不会将玻璃融化。 激光切割中另一个关键部件是淬火气(水)嘴,随着激光光点的移动,淬火气(水)嘴将冷空气(水)吹到玻璃表面,对受热区域进行快速淬火,玻璃将沿着应力最大的方向产生断裂,从而将玻璃沿着设定的方向分离。粤铭激光雕刻机切割机打标机 需要说明的是,为了引发玻璃产生断裂,需要首先用机械法在切割线的起点划出微小的起始裂痕。 与传统的机械切割法相比,这种新的方法有几个重要的优点。首先,这是一步即可完成的、干燥的加工过程。边缘光滑整齐,不需要后续的清洁和打磨。并且,激光引致的分离过程产生高强度、自然回火的边缘,没有微小裂痕。使用这种方法,避免了不可预料的裂痕和残破,降低了次品率,提高了产量。 ①边缘强度 因为边缘质量优秀,以及加热/淬火过程中的自然回火效应,激光切割的边缘强度非常高。Jena的

激光表面淬火在ANSYS中的数值模拟

基于ANSYS激光表面淬火的数值模拟 指导老师:曹坚(教授) 组员:王建来(组长)林谦凯冯辉沈海华 一、摘要 建立了轴的3-D模型进行激光淬火时的温度场数值模型,采用ANSYS模拟激光束扫描过程中轴面的温度分布。通过对使用不同激光功率和光斑直径的结果分析,定性地得出了激光表面淬火的工艺参数。 二、关键词 ANSYS,温度场,激光,淬火 三、SUMMARY Build a 3-D numerical temperature fields model for axle when it was laser hardened.Simutate the temperature distribution at the surface of axle during the laser-bean scanning by using ANSYS software.The results by using different laser power and spot diameter were analysed,which shows the technological parameter of laser quenching on the surface qualitativly. 四、KEYWORD ANSYS,temperature field,laser,quenching 五、前言 激光表面淬火是利用激光在要热处理的部分扫描,使被扫描区域快速升温,而未被扫描区域保持常温。激光表面淬火的原理和普通热处理是相同的,只不过激光作为热源加热金属的时间很短,处理区域也很小。激光对金属进行热处理时,金属表面温度和热穿透深度都和激光照射时间的平方成比例。所以适当地调节激光光斑尺寸、扫描速度和激光功率,就可以对金属表面温度和热穿透深度进行控制。 本文采用ANSYS软件对45#钢零件在激光扫描过程中的瞬时表面温度场进行模拟,并根据各模拟情况,推测出激光淬火比较适合的扫描速度、光斑尺寸和激光功率。 六、ANSYS数值模拟 ANSYS热分析主要用于计算一个系统或部件的温度分布及其他热物理参数,如热梯度、热流密度等。ANSYS热分析包括热传导、对流及辐射等多种热传递方式。 激光表面淬火属热瞬态分析,应建立SOLID70三维六面体单元进行有限元分析。 SOLID70——三维热实体,具有8个节点,每个节点有一个温度自由度。该单元可用于三维的稳态或瞬态热分析。 本次模拟实验采用GUI界面来操作。 (一)建立有限元模型 ①确定单元类型 GUI:MainMenu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete 点击Add按钮,在接下来的窗口中选择Thermal solid右边选Brick 8no70(如图)。

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