【機床商務(wù)網(wǎng)欄目 科技動態(tài)】有保障地制造含有14%～22%鉻和1%以上碳素的鋼質(zhì)薄壁切削刀具還是屬于一種新的應(yīng)用。在這里，由于部件質(zhì)量過低，同時部件具有馬氏體起始溫點為室溫附近和結(jié)束溫點為-10℃左右的材質(zhì)特性，而在該溫度點上方可達到目標(biāo)硬度，因此采用傳統(tǒng)激光硬化處理工藝還無法確保實現(xiàn)自淬火的質(zhì)量。
 

　　市場上常見的激光加工工藝體現(xiàn)為選擇好一個溫度對部件進行加熱，并以一定的激光進給量把熱量帶入到鋼材里去，所達到的淬火硬度終還需取決于部件特性及其質(zhì)量。
 

　　高質(zhì)量的激光硬化處理以鋼材的品種為基礎(chǔ)，自主分析合金成分并確定所獲得的調(diào)質(zhì)狀態(tài)。根據(jù)用戶的硬化處理任務(wù)要求，制訂出一個內(nèi)容廣泛的加工流程。屬于加工工作范疇的還有試樣部件或工件的回火以及深度冷卻。硬化處理后的質(zhì)量保證包含授權(quán)一家合作單位采用實驗室質(zhì)量鑒定等所有技術(shù)手段來確定加工結(jié)果，并通過金相打磨方法對結(jié)果進行驗證。
 

　　圖1  螺桿的封邊調(diào)質(zhì)也屬于激光硬化處理的應(yīng)用范疇，它可防止螺桿遭受壓力損失和磨損
 

　　在臨界情況下的超前研究
 

　　在臨界情況下，與外部的一個材料檢驗實驗室一起進行針對工作任務(wù)和終質(zhì)量驗證等方面的超前研究。在這里，Inofex公司與柏林Block檢驗實驗室展開合作。同時，這種合作也在用戶所需產(chǎn)品的研發(fā)上發(fā)揮出作用，例如對刀具穩(wěn)定性的可靠性檢驗和在具體工作場合中對切割能力的檢驗等等。唯有超前研究使工作順利結(jié)束，方可開始接受用戶對部件進行激光硬化處理的委托。LHW公司掌握了兩種激光硬化處理方法，即市場上常見的激光淬火處理工藝和以一定的激光進給量來對刀具進行調(diào)質(zhì)，以達到相同的質(zhì)量水平。
 

　　由于LHW公司采用機器人來實施激光硬化處理工作，因此激光硬化處理的應(yīng)用就顯得非常靈活。它在設(shè)備部件或組件調(diào)質(zhì)上只需做少量的準(zhǔn)備工作，即可開始激光硬化處理，與所有其他激光應(yīng)用方式一樣，這種硬化處理方法也同樣。這種工藝技術(shù)在應(yīng)用上表現(xiàn)為快捷、省錢、不依賴于任何形式、可加裝性強、效率高且安全性好。一旦任務(wù)商議妥當(dāng)，在24～36?h之內(nèi)即可完成對一個單件的加工。在委托硬化處理加工服務(wù)方面，標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的日常加工任務(wù)便是對從尺寸變化小的精密部件，一直到大型泵的機殼、鋼繩滑輪和數(shù)百公斤重的大型凹模進行加工。在高質(zhì)量的硬化處理過程中，為了提高部件剛性和降低部件厚度以節(jié)省材料，應(yīng)用了諸如切割和無質(zhì)量結(jié)構(gòu)穩(wěn)定劑等功能層級。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定劑為強度較大的激光軌跡，它可以在部件內(nèi)產(chǎn)生一種很高的形狀剛性和較低的振動傾向，這種功效可以被用在部件設(shè)計理念和FEM分析上。目前，這種成果還只限于個別應(yīng)用場合和研究范疇，尚未進入推廣和普及階段。
 

　　激光硬化處理可以延長部件使用壽命
 

圖2  屠宰設(shè)備上的切割刀具可通過高質(zhì)量的激光硬化處理來獲得更長的使用壽命
 

　　采用激光硬化處理工藝的一個很好的例子便是可以延長屠宰設(shè)備上刀具的使用壽命，對于絞肉刀具如此，對于切肉刀具亦復(fù)如此。配制香腸原料的刀具在運行時的圓周速度可以達到700?km/h，這種薄板刀具在其使用過程中會遭受到拍打或振動等大載荷，其主要載荷源于振動，常常由于材料疲勞的緣故造成刀具斷裂。激光硬化處理可以通過激光淬火痕跡使軟質(zhì)刀具本體變得穩(wěn)定和堅硬，從而降低刀具破損的概率。試驗結(jié)果表明，經(jīng)過激光淬火的切刀在振動量和振動持續(xù)時間上都要比整體淬火或未經(jīng)淬火的刀具強很多。
 

　　功能性硬度處理超過DIN標(biāo)準(zhǔn)要求
 

　　與DIN標(biāo)準(zhǔn)要求相反，絞肉刀具的激光硬度處理并非采用整體淬火處理，而只是在刀刃上進行功能性的淬火和調(diào)質(zhì)。在刀具組合中，套筒起到支撐軸的作用，淬火則起到防磨損保護作用。按照DIN標(biāo)準(zhǔn)要求，套筒要接受較軟的調(diào)質(zhì)，以便能夠承受住沖擊力。這種大的載荷力可由處于軟質(zhì)狀態(tài)的整體刀具本體來抵御，并阻止刀具完全損壞以造成設(shè)備損傷和材料損失。
 

　　刀具不再符合DIN的規(guī)定，但它在功能上超越了目前的技術(shù)現(xiàn)狀。此外，激光硬化處理所需的能耗也比整體淬火低75%，而加工所需時間也從10?h下降到0.3?h。
 

　　圖3  未接受功能性淬火處理的絞肉刀具在受損后的狀況(圖a)和接受了功能性淬火處理的絞肉刀具狀況(圖b)
 

　　但是，薄板刀具無法確保淬火流程所需的自激冷，在這種情況下就缺少能夠滿足刀具功能要求的淬火方法，對此開發(fā)出了沿著激光痕跡進行的即刻后冷卻。由此成功地達到了薄壁材料定向且快速冷卻到馬氏體起始點以下的目標(biāo)，以確保實現(xiàn)良好的硬化處理結(jié)果。通過這種方式，可以對壁厚只有1.5?mm的板材進行良好的硬化處理。

    （原標(biāo)題：激光硬化處理達到新質(zhì)量）