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激光淬火是以高能密度的激光束照射工件表面，使工件表面組織快速奧氏體化，隨著材料自身的熱傳導(dǎo)急速降溫冷卻，將奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)闃O細(xì)小馬氏體和組織，從而完成組織轉(zhuǎn)變，提高工件表面的硬度。本文將介紹銳科CL系列6000W光纖激光器高效達(dá)成墨鑄鐵零件、45號(hào)鋼零件軸淬火應(yīng)用的客戶案例。

激光淬火相比傳統(tǒng)淬火方式優(yōu)勢(shì)顯著

對(duì)于零件局部淬火，傳統(tǒng)加工方法為火焰淬火或感應(yīng)淬火，火焰淬火和感應(yīng)淬火均需要淬火介質(zhì)，且感應(yīng)淬火需要制作相應(yīng)的工裝，對(duì)于復(fù)雜零件，其工裝制作成本和難度較大?；诖?，激光淬火有顯著的優(yōu)勢(shì)，具體見(jiàn)圖1。同時(shí)基于固態(tài)相變重結(jié)晶強(qiáng)化機(jī)理作用，激光淬火層硬度、耐磨性和韌性均優(yōu)其他于傳統(tǒng)淬火層。從激光淬火的市場(chǎng)應(yīng)用來(lái)看，該技術(shù)目前主要用于汽車模具、刃具、鋼軌、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體等的加工，圖2為典型的激光淬火零件。

圖1 激光淬火優(yōu)勢(shì)

圖2 典型激光淬火零件

銳科6000CL（600μm）光纖激光器產(chǎn)品介紹

銳科激光熔覆、淬火用連續(xù)加強(qiáng)版CL系列激光器，具有電光轉(zhuǎn)換效率高、光束能量分布均勻、體積小、易于集成、便于維護(hù)等特點(diǎn)。圖3為6000CL（600μm）光纖激光器。CL系列是專為熔覆應(yīng)用設(shè)計(jì)機(jī)型，還包括12000CL （800μm）的激光器，采用定制型高穩(wěn)定性激光傳輸光纜，6000CL為QBH，12000CL為QP（同20-40kW整機(jī)）；采用全新的單模塊平臺(tái)，并集成主動(dòng)勻化模塊，600-800μm大芯徑輸出，焦點(diǎn)附近為平頂光且高度勻化。主要應(yīng)用于激光熔覆、激光淬火、激光加熱等領(lǐng)域。

圖3 銳科激光淬火用激光器及光束質(zhì)量圖

采用銳科6000CL光纖激光器對(duì)球墨鑄鐵零件淬火，高效達(dá)成淬火技術(shù)要求

該零件材料為球墨鑄鐵，需要對(duì)表面進(jìn)行淬火，嚴(yán)格控制淬火寬度6mm-8mm，表面硬度大于30HRC，淬火層深度0.3mm-0.5mm。采用機(jī)器人搭配10mm*2mm整形光斑淬火頭以及銳科CL系列6000W（600μm）光纖激光器進(jìn)行淬火測(cè)試，淬火速度為4mm/s，激光功率1200W。

圖4為零件外形圖和淬火后的表面狀態(tài)，圖5為淬火帶寬度和硬化層深度?？梢钥闯隽慵砻娲慊鹁鶆?，無(wú)熔凝現(xiàn)象，淬火帶寬度約7.8mm，淬火層深度約0.4mm，滿足技術(shù)要求。

圖4 零件外形圖（左）和淬火后的表面狀態(tài)（右）

圖5 淬火帶寬度和硬化層深度

銳科6000CL光纖激光器高效達(dá)成45號(hào)鋼零件軸淬火技術(shù)要求

圖6為45號(hào)鋼零件軸的外形圖，該零件直徑為5mm，長(zhǎng)度20mm，需要對(duì)軸端面進(jìn)行淬火，表面硬度大于45HRC，淬火深度不小于1mm。由于零件尺寸太小，傳統(tǒng)的表面淬火無(wú)法精準(zhǔn)的控制加熱區(qū)域，很容易造成零件整體硬度偏高，而激光淬火因能精準(zhǔn)控制加熱區(qū)域和加熱時(shí)間，能很好的控制淬火質(zhì)量。

采用機(jī)器人搭配準(zhǔn)直聚焦淬火頭以及銳科CL系列6000W（600μm）光纖激光器進(jìn)行淬火測(cè)試，采用定點(diǎn)加熱的方式完成淬火，加熱時(shí)間僅為3s，激光功率800W。圖7為零件淬火后表面和淬火層形貌和深度測(cè)試結(jié)果，零件淬火表面硬度為55HRC，淬火層深度為1mm，滿足技術(shù)要求。

圖6 零件軸

圖7 零件軸激光淬火結(jié)果

a）淬火后表面狀態(tài) b)金相法檢測(cè)淬火層深度 c)硬度法檢測(cè)淬火層深度

小結(jié)

本文案例主要介紹了銳科6000CL光纖激光器淬火工藝應(yīng)用探索，并分享了采用6000CL光纖激光器對(duì)球墨鑄鐵零件進(jìn)行淬火的技術(shù)案例，可高效替代解決傳統(tǒng)加工方案不能實(shí)現(xiàn)的難題。未來(lái)，銳科將繼續(xù)秉持“核心光源，銳科智造”的企業(yè)使命，根據(jù)各行業(yè)對(duì)于淬火工藝的進(jìn)一步需求，不斷迭代激光淬火工藝技術(shù)，深度貼合客戶應(yīng)用要求，提供高匹配性的定制化解決方案，助力汽車模具等行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

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銳科6000CL光纖激光器高效達(dá)成墨鑄鐵零件、45號(hào)鋼零件軸淬火應(yīng)用

銳科6000CL光纖激光器高效達(dá)成墨鑄鐵零件、45號(hào)鋼零件軸淬火應(yīng)用