采用激光淬火工艺,对经过切削加工好的构件进行淬硬时产生的局部淬火变形是很小的,由此可使后续加工减少到最低程度或者完全免去这种加工,从而使模具在淬硬后可立即投入生产应用。德国Alotec公司在这方面掌握有相当多的技术诀窍,公司为其客户除了提供有偿的淬火服务外,还可直接到客户驻地使用可移动的激光设备进行淬火。此外,Alotec公司为全球制造和供应激光束淬火设备,这些设备可按照客户的要求来进行配置。作为选项,激光束淬火设备可以扩展为激光粉末堆焊和激光焊丝堆焊。
除了CO2激光器、光纤激光器和Nd:YAG(掺钕钇铝石榴石激光器)外,直接可以使用的还有光纤连接的高效二极管激光器(HLDL)。高效二极管激光器是以一个相对较短的波长范围进行工作,由此使能量吸入工件材料的情况要比其他激光光源更为有效,高效二极管的能量吸收效率约可达到35%。
采用10kW的HLDL激光器,淬硬宽度可达60mm
可淬硬的工件材料有结构钢、调质钢和铸钢,以及各种不同种类的如片状石墨铸铁或球状石墨铸铁。可直接淬硬的材料,其含碳量至少要达到0.22%。但是,经渗碳的钢和预先经氮化的钢同样也可以进行淬火。
模具表面通过大于1000oK/s的温度的升高速度加热到奥氏体化的温度,这个温升经控制达到接近材料的熔点,但是不会到达这个熔点温度。温度能维持的时间约为10-3~10秒,冷却的速度决定于温度向构件本身的传导。在构件表面形成一层较薄的氧化层,这一层氧化层多数是无足轻重的,并且可毫不费力地将其去除掉。在采用气体保护的情况下进行激光淬火时可以避免产生氧化层。与其他的淬火工艺相比,激光淬火所获得的金相组织是相当精细的颗粒。由于马氏体的形成,硬度值可达到硬度的上限值。对于淬火工艺的选择来说,应由对工件提出的功能要求来决定,而不是出于如像淬火工艺局部的可使用性来决定。
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