球墨铸铁激光表面淬火硬化深度的解析计算

为了简单快速地得到激光表面淬火的硬化深度,利用激光加热过程中的半无限体表面点热源热扩散公式,在分析激光表面淬火相变硬化基本规律的基础上,对激光表面淬火硬化层深度的解析计算公式进行了推导和试验验证,并取得了较为理想的数据。结果表明,在现有试验条件下该计算方法是高效和正确的。     

模切辊激光表面淬火的研究

用连续波CO2激光束对50#钢模切辊进行了激光表面淬火试验,研究了淬火层的显微组织及硬度分布.结果表明,50#钢模切辊经激光表面淬火后,硬化层组织由细小的位错马氏体及少量的残余奥氏体组成;模切辊变形很小,且表面硬度高,整体硬度分布较为均匀,能够达到技术要求.采用激光淬火技术对50#钢模切辊进行表面强化是可行的.     

内齿轮激光表面强化技术研究

研究内齿轮齿面的激光强化.提出了内齿轮齿面激光表面淬火的偏置技术、变速扫描技术和辅助冷却技术,获得了沿齿面均匀分布的硬化层.检测表明内齿轮精度最大下降l级.     

45#钢的激光表面淬火的研究

激光表面淬火是应用激光具有高亮度的特性,把激光作为热源。用激光辐射到金属材料表面,并使表面薄层吸收这些激光能量。当激光束很快扫过金属表面时,热从表面传到基体,并使表层材料达到金属相变或熔化温度,从而完成激光淬火。激光表面淬火具有快速加热,快速冷却等独特优点。控制激光辐射区的功率密度和工件扫描速度,就可达到材料的相变硬化、熔化凝固、表面合金化等。激光表面淬火的温度可近似用一维热源模型的热传导方程求解。     

激光相变硬化工艺参数的研究

本文报导了用HJ-1型CO_2激光器对六种金属材料进行的相变硬化实验结果.研究了激光工艺参数对材料硬化层组织与性能影响.提出这些材料激光相变硬化的最佳工艺参数;并将激光硬化V型导轨的实验结果和普通热处理结果作比较.     

金属材料激光相变硬化的三维数值模拟

给出了用有限差分法对金属材料激光相变硬化过程建立的三维数值模型。模型考虑了工件有限尺度、工件材料热物理性质的温度依赖关系、激光处理参数以及对流、辐射造成的表面热损失．根据模型可以得出工件表面和内部任意部位的三维温度分布像，可以预测激光处理的相变层深，并据此优化激光处理参数的选定．通过对一种锆合金的激光相变硬化实验，验证了所得结果与模型理论计算的一致．     

激光淬火和加碳熔凝处理对40Cr钢耐磨性的影响

对40Cr分别进行激光表面淬火(相变硬化)和加碳熔凝(白口铁化)处理,加碳熔凝是通过预覆碳层进行的,分析检测了处理后的试样的显微组织、硬度和耐磨性,并将其与普通淬火态试样进行比较.结果表明:(1)激光淬火试样在两种不同磨损条件下均具有比普通淬火更好的耐磨性.(2)经激光表面加碳熔凝处理后,40Cr钢表面可获得抗磨粒磨损能力较高的白口铁薄层(厚约0.1 mm),但白口铁层中存在的残余拉应力以及白口铁层/相变硬化区之间存在的较多的残余奥氏体将使钢的耐磨性在一定程度上受到削弱.(PE11)     

激光表面硬化预涂层用89-1涂料的研究

研究了一种CO2激光表面硬化预涂层用的涂料,并将之用于凸轮轴等金属材料的激光表面硬化处理,检测了硬化层的热穿透深度、硬度、表面粗糙度等。实验表明,这种涂料具有吸收效率高、导热速度快、热化学稳定性好、表面涂层无烧蚀、无溅射、易去除以及其价格低廉、无毒、无害、无污染等优点,完全满足激光表面硬化要求。     

激光淬火过程中的激光束模式分析

光束质量及功率稳定性在激光热处理中起着至关重要的作用.本文检测了在激光淬火过程中连续CO2激光束能量的空间分布变化情况,分析了激光模式对激光淬火硬化层均匀性的影响.在激光耦合输出端附近的光轴上安置基于焦热电相机的新型在线激光束分析仪实时监测高功率激光束模式.结果表明,由于激光能量密度空间分布的不均匀,导致激光功率密度高的一端所形成的硬化层更深;此外在特定功率下,激光模式、激光能量平均值和标准偏差都比较稳定,因此沿激光扫描方向的硬化带层深较为均匀.     

盐溶液中20#钢激光渗碳、渗硅的研究

在盐溶液中 ,利用激光对 2 0 # 钢表面进行渗碳、渗硅和相变硬化相结合 ,实现了在对低碳钢表面化学渗碳、渗硅的同时 ,完成激光表面淬火处理。研究表明 ,2 0 # 钢在盐溶液中激光渗碳、渗硅后 ,可将材料表面的碳、硅含量增加 2倍 ;渗层具有一定厚度 ,主要由马氏体和贝氏体组成 ,试样表面的硬度提高到原试样的 2 5～ 3倍 ,耐磨性可达到处理前的 4～ 7 5倍。在浓度为 10 %的H2 SO4溶液中 ,静态腐蚀 2 4 0h后的实验表明 ,2 0 # 钢在经过激光渗硅化学热处理后 ,抗腐蚀能力可提高 4 0 %左右。     

U74钢轨表面激光淬火工艺及其对耐磨性的影响

本文研究了U74钢轨表面激光淬火工艺及其对表面耐磨性能的影响。激光淬硬层分为表面过热区、均匀相变区和过渡区。淬硬层深度约为0.5-0.8mm，单道淬火宽度约4mm，表面硬度可达Hv850-Hv1000，淬硬层组织为高碳马氏体，细晶混合马氏体和少量奥氏体。激光淬火造成的组织细化和大量高碳马氏体的形成是硬度提高的主要原因。在扫描速度为6mm/秒，离焦量60mm的条件下，U74钢轨表面激光淬火的最佳功率约为1.8kW。在该功率下，可以获得最高硬度、最大硬化层深度和最佳能量利用系数。摩擦学试验表明，经过激光淬火，钢轨表面的耐磨性能有了明显提高。     

灰铸铁缸套内表面Nd:YAG激光NiTi合金化研究

采用预置涂层法对灰铸铁缸套内表面进行Nd:YAG激光NiTi合金化研究,可得到表面平整的激光合金化层。该材质的灰铸铁存在较大的裂纹倾向,在适当的涂层厚度、工艺参数和预热条件下,可获得无裂纹合金化区。激光强化层包括合金化区和淬火马氏体区和二者之间很窄的过热区,其硬度较铸铁基体显著提高;微观组织以亚共晶介稳组织为主。     

熔覆层厚度对相控阵表面波聚焦特性的影响

超声表面波是检测激光熔覆层质量的重要手段,为提高检测分辨率,采用可达到声束聚焦效果的相控阵表面波对激光熔覆层进行检测。建立了单探头与相控阵表面波传播的有限元模型,基于Fermat原理研究超声波传播路径并分析了阵元延时特性,实现了相控阵表面波的聚焦和偏转,研究了熔覆层厚度对相控阵表面波聚焦特性的影响。结果表明,对于基体材料为铝,熔覆层材料为45#钢时,熔覆层厚度在2.5 mm内,聚焦点的能量随厚度增加而减小,如1 mm厚相对于0.2 mm厚的聚焦点能量减小了58.8%;当厚度大于2 mm时,聚焦点处能量变化不明显,表明超声相控阵表面波对薄的熔覆层具有较好的检测效果。     

高能应变率下钛合金靶材层裂模拟研究

针对激光诱导冲击波的力学效应,建立了TC4钛合金靶材在单脉冲纳秒激光和单脉冲飞秒激光加载下的有限元仿真模型,分别分析了纳飞秒激光加载下的TC4钛合金靶材层裂与靶材厚度的关系。仿真结果表明高能激光加载下拉应力以及材料表面发生的形变都与靶材的厚度有关,因此层裂程度与靶材厚度相关,表现为TC4钛合金靶材厚度越大越难以发生层裂。对于纳秒激光,峰值压强为6.945 GPa的条件下,靶材厚度在0.3 mm和0.8 mm时,靶材发生层裂;当厚度为1 mm时,材料发生形变。对于飞秒激光,峰值压强为41.33 GPa的条件下,靶材厚度在0.01 mm时靶材破损;靶材厚度为0.05 mm时发生形变。     

涡流技术在检测钢件淬火层厚度中的应用

涡流检测实质上就是通过运用法拉利电磁感应定律来反映金属导电材料表面缺陷和厚度变化。文章主要研究电涡流检测钢件淬火层厚度时表面阻抗的变化,通过阻抗变化来反映淬火层厚度的变化,经过数据处理得到待测钢件的厚度。由于在电涡流测厚传感器设计过程中会受到多种因素的干扰,对测量精度和可靠性有很大的影响,这里也对主要的干扰因素进行了推导和分析,通过对标准涂层试块进行测量和对数据的分析,能够大略的反映出淬火层厚度的变化。     

激光作用双层材料产生瞬态温度场的数值模拟

从经典热传导方程出发,建立了单个短脉冲激光作用双层材料的二维轴对称物理模型,在考虑材料热物理参数随温度变化的基础上,采用有限元方法模拟了材料的瞬态温度场,得到了激光作用中和作用后铝-玻璃系统的温度时空分布.数值研究结果表明,在激光作用期间,系统表面的温度分布主要取决于作用激光的能量分布特性,并且金属材料的趋肤效应导致系统在厚度方向的温升范围很浅;在激光作用后,系统内部的热量在热传导作用下从高温区移向低温区,并且厚度方向的温升范围随着表面温度降低而不断扩大,但由于铝的热传导系数比玻璃大得多,所以温升主要停留在铝膜层.     

激光诱导化学液相沉积Fe膜的研究

为了沉积出表面平整、尺寸精确、沉积区域具有可选择性的Fe膜,采用YAG固体激光器,以Fe(CO)5为液相前驱体,利用一定厚度的石英片减少副产物,在激光功率密度为1.0106W/cm2、激光频率为2.5kHz、激光扫描速率为300mm/s、激光重复扫描次数为200次的条件下,沉积出表面平整性较好、并且具有一定厚度的Fe沉积层。通过测试分析发现,沉积层表面质量受激光功率密度影响较大;激光功率密度是影响到沉积层能否沉积以及沉积厚度的重要参量。结果表明,通过激光诱导,以Fe(CO)5为前驱体,可以实现铜表面的Fe膜的沉积。     

凸轮激光淬火热处理运动分析

为了实现凸轮表面的激光淬火,根据凸轮淬火获取均匀硬化层的3个实现条件,结合激光加工机床的运动形式,采用建立激光淬火过程中激光束与凸轮表面之间相对运动数学模型的方法,对激光头的运动进行了理论分析及算法研究,从而得出X,ω,B 3轴运动的计算公式。结果表明,凸轮的激光淬火热处理运动是可控可行的,这为复杂工件的加工奠定了一定的理论基础。     

激光淬火及熔覆层性能与物相变化的拉曼光谱研究

利用拉曼光谱研究了45#钢激光淬火层的抗氧化性能和碳在淬火层内的状态,同时研究了镍基合金激光熔覆层内碳的结构形态转变和抗氧化性能。研究结果表明,45#钢中的碳主要表现为纳米非晶石墨和类金刚石结构,激光淬火可以明显提高45#钢表面的抗氧化性能并使碳颗粒细化。随着测试激光功率的增大,激光淬火层表面和次表面的拉曼光谱保持不变,而激光淬火层内部和基体的拉曼光谱发生非常明显的变化,出现了很强的-αFe2O3的拉曼信号。这表明45#钢激光淬火层的表面具有非常优异的高温抗氧化性能。发现在激光熔覆Ni02合金层与基体的接合部非晶碳可以转化为金刚石结构。熔池底部高的温度梯度和快速凝固过程中在界面处产生巨大的瞬间压力,可能是在该区域内非晶碳直接转化为金刚石的主要原因。     

基于Abaqus圆柱圆周表面激光淬火温度场仿真

针对圆柱圆周表面激光淬火的温度场形成特点,利用Abaqus软件对其进行温度场仿真分析。通过对圆柱进行三维实体建模,细化作用面,细分作用时间步长等操作,实现了对圆柱圆周表面激光淬火的温度场瞬态形成仿真。通过对仿真所得结果进行分析,得出对于圆柱圆周表面的激光淬火温度场来说淬火路径开始区域的淬火温度比淬火路径末端区域的淬火温度小。从而说明在圆柱圆周表面激光淬火时,由于激光光斑扫描的方向是趋于已淬火区域,所以已淬火区域的残留温度会对淬火区域的基温有影响,从而使得激光淬火路径末端区域的淬火温度高。研究为利用Abaqus软件对圆柱圆周表面激光淬火温度场形成仿真分析提供了指导,对圆柱圆周表面激光淬火工艺应用于实际生产有很大的帮助。