关于对齿轮激光淬火技术探究分析

　　激光光束处理激光光束处理是将光强重新分布以获得光强均匀的光束的热加工工艺。激光光束处理技术系统有：离焦系统、振镜系统、转镜系统、积分镜系统、波导积分系统、均束组合系统、分光反向组合系统、球面-圆锥面透镜系统、复曲面镜系统。离焦系统是进行表面处理 简单的光路之一，即将被处理表面沿光轴偏离聚焦光学系统的焦斑平面一段距离，通过改变离焦量可以改变光斑的面积。本试验采用离焦系统。激光淬火(相变硬化)工艺参数对淬硬深度的影响用不同工艺参数对试块进行激光淬火试验。

　　工艺参数对淬硬深度的影响序号激光功率P，kW扫描速度V，mm/s光斑宽度B，mm淬硬深度H，mm备注013.42551.04 023.42051.43 ，M033.43050.75 043.43050.85 ，搭接053.42051.43 ，搭接，M063.43550.82 ，搭接073.32550.98 ，搭接083.43550.59-094.03560.68-104.03060.90 ，M114.03760.65-，搭接124.03060.78 ，M133.53060.68-143.53560.55-，搭接153.53560.57-164.03060.88 ，M173.53060.72-183.53060.70-，搭接194.525101.04 (注： 表示淬硬深度接近或达到0.8mm，-表示淬硬深度在0.8mm以下;M指表面稍有熔化;搭接指激光的两道扫描带有重叠，重叠量为0.51.0mm)结果表明，在一定工艺条件下，淬硬区深度可以达到0.8mm以上，但表面有时出现熔凝现象，使淬硬区表面的粗糙度变差。在高功率(>4kW)、宽光斑(10mm左右)时，既能保证淬硬深度，且淬硬区表面粗糙度不受影响。

　　激光淬硬区的组织及硬度将激光处理过的试样，沿扫描中心带切开，制备金相试样。用HX-500型显微硬度计进行硬度测试，显微硬度测试结果(负荷：1.96N，保压时间：15s)。淬硬区组织用OLYMPMG3型显微镜观察。对淬火后，淬硬处理区组织为马氏体 隐晶马氏体(a，bc)，过渡区为珠光体 马氏体。淬硬区维氏硬度Hv(负荷1.96N)均大于500Hv(相当于48HRC)， 可达950Hv(相当于55HRC)。

　　磨损试验将激光淬火处理后的试样，用线切割机加工成4mm8mm10mm的试块，进行磨损试验。用光学分析天秤分别称取磨损前后的重量，计算磨损后的失重。磨损试验结果(平均失重，单位：g)材料方法激光淬火常规淬火40CrNiMo0.0440.232试验结果表明，激光相变硬化处理试样的平均失重为常规淬火试样的19.

　　通过以上试验，得出如下结论：材质为40CrNiMo的齿圈，可以用激光淬火方式进行硬化处理， 硬度可以达到950Hv以上，硬化区平均硬度大于600Hv，远高于常规淬火(350400Hv)硬度。淬火区表面粗糙度与淬火前基本相同，变形极小，能代替高频淬火。激光表面强化处理后，硬化层深度可达0.81.0mm。激光相变硬化处理试样磨损后的平均失重为常规淬火试样的19。由此可见，激光表面强化处理后，试样的耐磨性大大提高。多道扫描淬火时，不可避免地存在回火软化区。工艺试验表明，在一定的参数下淬火时，这个区域很窄，软化区的硬度仍接近母材的硬度一倍。在用宽带光斑进行淬火时，可以减少或避免回火区。