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激光快速成型與表面熱處理技術詳解

2018-10-14 返回列表

激光快速成型與表面熱處理技術詳解


 1 激光快速成型在機械制造中的應用

  快速成型技術就是直接根據CAD模型快速生產樣件或零件的技術總稱。它集成了CAD技術、數控技術、激光技術和材料技術等現代科技成果,是先進制造技術的重要組成部分。它能根據CAD模型(電子模型)自動、直接、快速、精確地將設計思想物化為具有一定功能的原型或直接制造零件,在不用模具和工具的條件下生成幾乎任意復雜的零部件,解決了從設計到制造的快速對接問題。因此,該技術可以對產品設計進行快速評價及修改,有效地縮短了產品的研發周期,降低了開發成本,滿足了當今競爭口益激烈的市場對新產品快速開發和快速制造的要求■深圳市華天世紀激光科技有限公司專業從事光纖激光打標機、半導體激光打標機 、CO2激光打標機、激光模具焊接機、激光點焊機、自動化激光焊接機、 光纖傳輸激光焊接機等激光設備的研究與開發,并提供相應的自動化系統技術解決方案。■,提高了產品的市場競爭力和企業的綜合競爭能力。

  激光選區燒結是快速成型制造中的重要工藝方法之一。該技術采用逐層材料添加的原理,對三維實體模型進行切片分區處理,生成激光燒結的掃描路徑;然后,通過x-Y激光掃捕儀使激光束沿掃描路徑掃描,逐層燒結同化同體粉末材料(如塑料粉、尼龍粉、蠟、陶瓷或)、金屬與粘結劑的混合粉或金屬粉等,經過燒結與層層疊加后,最終形成所需的三維工件。這種制造方法具有成型速度快、精度高、表面質量好、后置處理簡單和省時等特點,是一個具有生命力的技術,為制造技術的發展創造了一種新方法。

  機械生產過程具有特殊性。零件多具有較復雜的形狀,如耕地機械、整地機械和收獲機械等。此外,復雜曲面較多,如犁體曲面、旋耕機旋刀、水泵葉輪和送料螺旋等,而且根據具體的生產情況不同,其形狀還需相應調整。因此,利用傳統的機械加工方法研制這種機械零件,不僅研制開發時間長,加工工藝復雜,而且很難達到理想的效果。運用先進的激光快速成型集成技術,不僅大大縮短新產品的開發周期,降低開發成本,而且制造質量也優于傳統制造方法。

 

  2 激光表面強化與熱處理的應用

  激光表面強化與熱處理技術是近20年來發展起來的一種新型材料表面處理技術。激光表面強化技術的原理是利用激光穿透能力極強的特點,當把金屬表面加熱到僅低于熔點的臨界轉變溫度時,其表面迅速奧氏體化,然后急速自冷淬火,金屬表面迅速被強化。激光表面強化與熱處理可以分為3類:一是激光照射時金屬不熔化,只是組織發生變化,這類工藝主要為激光相變硬化(激光淬火);二是激光照射時金屬熔化,冷卻后組織發生變化或加入其他元素改善表面性質,包括激光熔凝、激光合金化、激光非晶化和微晶化等;三是激光照射時金屬表面發生汽化,從而發生組織變化,這類工藝主要為激光沖擊硬化。上述各種激光熱處理工藝共同的理論基礎是激光與物質的相互作用規律及其金屬學行為。

  激光熱處理是傳統熱處理技術的發展和補充,它可以解決其它表面處理方法無法解決或不好解決的材料強化問題。經過激光處理后,鑄層表層強度可達HRC60以上,中碳、高碳鋼以及合金鋼的表層硬度可達HRC70以上,從而提高其抗磨損、抗疲勞、耐腐蝕和防氧化等性能,延長其使用壽命。

  激光熱處理在汽車行業應用極為廣泛,在許多車關鍵件上(如缸體.缸套、曲軸、凸輪軸、排氣閥、閥座或活塞環等)幾乎都可以采HJ激光熱處理。同樣,農用機車也應該廣泛使用。在農業生產中,機器的工作條件是多種多樣的,有些機器(犁、中耕機、播種機和收割機)直接在磨料介質中工作,使許多零件磨損很快。另一方面,為了獲得足夠的強度,機器的材料用量較大,不僅浪費材料,而且顯得笨重。對于此類零件,激光硬化處理后的硬度比常規淬火硬度高5%一20%,激光合金化可以根據要求選擇加入新材料,形成以基材為基礎的新合金層,以獲得滿意的性能。此外,由于處理后性能的提高,可以選用低性能的基材,從而減少了基材的質量。

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