Laserhärteroboter
Qualität
Laserabschrecken hat eine hohe Leistungsdichte, kühlt schnell ab und benötigt weder Wasser noch Öl oder andere Kühlmittel. Es ist ein sauberer und schneller Abschreckprozess. Im Vergleich zu Induktionshärten, Flammhärten, Aufkohlen und Abschrecken weist die gehärtete Schicht beim Laserabschrecken eine hohe Härte (im Allgemeinen höher als beim Induktionshärten, 1–3 HRC), geringe Verformungen auf. Heiztiefe und Heizbahn sind leicht zu steuern und leicht zu automatisieren. Es sind keine Induktionsspulen wie beim Induktionshärten erforderlich, die je nach Größe des Bauteils unterschiedlich ausgelegt sind. Die Bearbeitung großer Teile erfordert keine Größenbeschränkungen für Öfen zum Aufkohlen oder für andere chemische Wärmebehandlungen. Daher werden Induktionsabschrecken und chemische Wärmebehandlungen in vielen Industriebereichen allmählich durch andere traditionelle Verfahren ersetzt. Besonders wichtig ist, dass die Verformung des Werkstücks vor und nach dem Laserabschrecken nahezu vernachlässigt werden kann. Daher eignet sich das Verfahren besonders für die Oberflächenbehandlung hochpräziser Teile.
Die Tiefe der lasergehärteten Schicht liegt im Allgemeinen zwischen 0,3 mm und 2,0 mm, abhängig von der Zusammensetzung, Größe und Form des Bauteils sowie den Parametern des Laserprozesses. Wenn die Zahnoberfläche eines großen Zahnrads und der Zapfen eines großen Wellenteils abgeschreckt werden, bleibt die Oberflächenrauheit im Wesentlichen unverändert und kann den Anforderungen der tatsächlichen Arbeitsbedingungen ohne anschließende mechanische Bearbeitung gerecht werden.
Beim Laserschmelzen wird die Oberfläche eines Substrats mithilfe eines Laserstrahls über die Schmelztemperatur erhitzt. Durch die interne Wärmeleitung des Substrats kühlt die Oberfläche der Schmelzschicht schnell ab und erstarrt. Die erhaltene, durch die Schmelze abgeschreckte Mikrostruktur ist sehr dicht und weist in Tiefenrichtung die Reihenfolge Schmelzerstarrungsschicht, Phasenwechselhärtungsschicht, Wärmeeinflusszone und Substrat auf. Die Laserschmelzschicht weist eine größere Härtungstiefe, höhere Härte und eine bessere Verschleißfestigkeit auf als die Laserabschreckschicht. Der Nachteil dieser Technik besteht darin, dass die Rauheit der Werkstückoberfläche bis zu einem gewissen Grad beschädigt wird und in der Regel durch anschließende Bearbeitung wiederhergestellt werden muss. Um die Rauheit der Werkstückoberfläche nach der Laserschmelzbehandlung zu reduzieren und den Nachbearbeitungsaufwand zu verringern, hat die Huazhong University of Science and Technology eine spezielle Laserschmelzabschreckbeschichtung entwickelt, die die Oberflächenrauheit der Schmelzschicht deutlich reduzieren kann. Die Oberflächenrauheit von Walzen, Führungen und anderen Werkstücken aus verschiedenen Materialien in der metallurgischen Industrie, die durch Laserschmelzen behandelt wurden, nähert sich dem Niveau der Laserabschreckung an.
Verwendete Materialien
Laserhärten wird erfolgreich zur Oberflächenverfestigung von Verschleißteilen in der Metallurgie, im Maschinenbau und in der Petrochemie eingesetzt. Insbesondere zur Verbesserung der Lebensdauer von Verschleißteilen wie Walzen, Führungen, Zahnrädern und Schneidkanten ist die Wirkung bemerkenswert und bringt große wirtschaftliche und soziale Vorteile. In den letzten Jahren wird es zunehmend zur Oberflächenverfestigung von Matrizen, Zahnrädern und anderen Teilen eingesetzt.
Die praktische Anwendung
Mithilfe der Laserabschrecktechnologie können Oberflächen verschiedener Führungsschienen, großer Zahnräder, Zapfen, Zylinderwände, Formen, Stoßdämpfer, Reibräder, Rollen und Rollenteile verstärkt werden. Geeignetes Material für mittel- und kohlenstoffreichen Stahl sowie Gusseisen.
Anwendungsbeispiel für Laserabschrecken: Das bewegliche Zeichnungsbuch eines durch Laserabschrecken verstärkten Motorzylinders aus Gusseisen erhöht seine Härte von HB230 auf HB680 und seine Lebensdauer erhöht sich um das 2- bis 3-fache.
Zahnräder sind ein weit verbreitetes Bauteil im Maschinenbau. Um die Tragfähigkeit von Zahnrädern zu verbessern, muss deren Oberfläche gehärtet werden. Bei herkömmlichen Zahnradhärtungsbehandlungen, wie z. B. chemischen Oberflächenbehandlungen wie Aufkohlen und Nitrieren, induktivem Oberflächenabschrecken oder Flammenoberflächenabschrecken, treten zwei Hauptprobleme auf: Die Verformung nach der Wärmebehandlung ist groß und es ist schwierig, eine gleichmäßige Verteilung der gehärteten Schicht entlang des Zahnprofils zu erreichen, was die Lebensdauer des Zahnrads beeinträchtigt.
Eigenschaften
1. Die Abschreckteile verformen sich nicht und der thermische Zyklus der Laserabschreckung ist schnell.
2. Nahezu keine Beschädigung der Oberflächenrauheit durch Verwendung einer dünnen Beschichtung mit Antioxidationsschutz.
3. Numerisch gesteuertes Abschrecken durch Laserabschrecken ohne Rissquantifizierung.
4. Numerisch gesteuertes Abschrecken für lokales, Nut- und Nutabschrecken.
5. Das Laserabschrecken ist sauber und erfordert keine Kühlmittel wie Wasser oder Öl.
6. Die Härte beim Abschrecken ist höher als bei der herkömmlichen Methode, die Mikrostruktur der Abschreckschicht ist fein und die Zähigkeit ist gut.
7. Beim Laserabschrecken handelt es sich um eine schnelle Erwärmung und Selbstabschreckung, die keine Ofenisolierung und Kühlmittelabschreckung erfordert. Es handelt sich um einen umweltfreundlichen und umweltschonenden Wärmebehandlungsprozess, der problemlos für eine gleichmäßige Abschreckung großer Formoberflächen eingesetzt werden kann.
8. Aufgrund der hohen Laserheizgeschwindigkeit, der kleinen Wärmeeinflussfläche und der Oberflächenabtastung durch Abschrecken, d. h. der sofortigen lokalen Abschreckung, ist die Verformung der behandelten Form sehr gering.
9. Da der Divergenzwinkel des Laserstrahls sehr klein ist und eine gute Richtwirkung aufweist, kann er die Formoberfläche lokal durch das Lichtleitersystem abschrecken.
10 Die Tiefe der Härtungsschicht beim Laser-Oberflächenhärten beträgt im Allgemeinen 0,3 bis 1,5 mm.
Zusammensetzung
Laser
Zu den für die Laserabschreckung verwendeten Geräten gehören Halbleiter-Faserlaser, Faserlaser und Festkörperlaser, von denen der Halbleiter-Faserlaser im Bereich der Abschreckung weit verbreitet ist.
Bei der Auswahl des Lasers sollten folgende Aspekte berücksichtigt werden:
1. Gute Strahlqualität, elektrooptische Umwandlungsrate, numerische Apertur der Faser sowie Modus- und Modenstabilität des Laserausgangs.
2. Stabilität der Laserausgangsleistung.
3. Der Laser sollte eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen und dem Dauerbetrieb in einer industriellen Verarbeitungsumgebung standhalten können.
4. Der Laser selbst sollte über gute Wartungs-, Fehlerdiagnose- und Verknüpfungsfunktionen verfügen.
5. Die Bedienung ist einfach und bequem.
6. Wirtschaftliche und technische Kompetenz sowie Glaubwürdigkeit des Geräteherstellers. Sie müssen vermeiden, am falschen Ende zu sparen.
7. Ob die zusätzliche Versorgung mit Verschleißteilen der Ausrüstung gewährleistet ist und der Versorgungskanal reibungslos verläuft.
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