[发明专利]球墨铸铁激光强化工艺

说明书

技术领域

本发明属于激光热处理技术领域，具体地说，是用于提高球墨铸铁表面质量尤其是球墨铸铁硬度及耐磨性的激光加工工艺。

技术背景

球墨铸铁因具有一定的塑性及较高的强度和耐磨性能而广泛应用于机械行业中载荷大、受力复杂的零件，如液压柱塞泵缸体；汽车拖拉机曲轴、连杆、凸轮轴；扎机轧辊、大齿轮、汽缸体；桥式起重机大小滚轮等，因此球墨铸铁表面强化具有很高的实用价值。

球墨铸铁其他强化方法有：感应热处理、电子束热处理、离子束热处理、表面渗氮、表面渗硼等。它们与激光热处理相比存在一些缺陷：(1)感应热处理对工件截面或轮廊敏感性高，能量密度低，对熔化层有电动力作用。(2)电子束热处理需要真空环境，一般情况只能供一个工作台工作。(3)离子束热处理存在电极效应，热模式不易改变，能量密度低。(4)表面渗氮及表面渗硼存在成本高，处理周期长及硬化层薄等问题。

发明内容

为了克服球墨铸铁其他强化方法存在的问题，本专利发明了球墨铸铁激光强化方法。球墨铸铁的激光强化就是利用高功率密度的激光束对球墨铸铁表面进行表面热处理的方法，用激光快速扫描球墨铸铁表面，使工件表面快速加热到高于其奥氏体化相变温度而低于其熔点的温度范围，使其表面迅速奥氏体化，当激光束离开被照射部位时，由于热传导作用，处于冷态的基体使其迅速冷却实现急速自冷淬火，此时球墨铸铁表面被迅速强化，即发生了激光相变硬化。

激光强化方法有以下优点：(1)极快的加热速度和冷却速度，相比其他方法，其工艺周期短，可得到更细更强的硬化层，生产效率高。(2)淬火部位可获得较大的残余压应力，有助于提高疲劳性能。(3)仅对工件局部表面进行激光淬火，硬化层宽度和深度可精确控制，是精密的节能热处理技术。(4)淬火后，工件变形小，几乎无氧化现象，表面粗糙度低，故可成为工件加工的最后工序。(5)激光淬火强化的硬度比常规淬火提高近20％。而铸铁激光淬火后，其耐磨性3-4倍。(6)可实现基体导热自冷淬火，不需水或油等淬火介质，避免了环境污染。(7)工艺过程易实现电脑控制。

附图说明

图1为球墨铸铁激光强化示意图。

图中1为计算机；2为控制信号；3为激光器，4为激光束；5为导光系统；6为聚光系统(工作头；7为工件；8为位移台。

具体实施方式

1)根据工件使用条件、状况等确定工件表面待强化的部位；

2)规划淬火工作头扫描路径；

3)淬火工作头扫描路径编程与工艺参数设计；

4)按照规划的路径，操纵位移台，使得淬火工作头扫描工件表面，完成表面淬火。