專利名稱：球墨鑄鐵激光強(qiáng)化工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于激光熱處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是用于提高球墨鑄鐵表面質(zhì)量尤其是球墨鑄鐵硬度及耐磨性的激光加工工藝。
背景技術(shù)：
球墨鑄鐵因具有一定的塑性及較高的強(qiáng)度和耐磨性能而廣泛應(yīng)用于機(jī)械行業(yè)中載荷大、受力復(fù)雜的零件，如液壓柱塞泵缸體；汽車拖拉機(jī)曲軸、連桿、凸輪軸；扎機(jī)軋輥、 大齒輪、汽缸體；橋式起重機(jī)大小滾輪等，因此球墨鑄鐵表面強(qiáng)化具有很高的實(shí)用價(jià)值。球墨鑄鐵其他強(qiáng)化方法有感應(yīng)熱處理、電子束熱處理、離子束熱處理、表面滲氮、 表面滲硼等。它們與激光熱處理相比存在一些缺陷(1)感應(yīng)熱處理對工件截面或輪廊敏感性高，能量密度低，對熔化層有電動(dòng)力作用。(2)電子束熱處理需要真空環(huán)境，一般情況只能供一個(gè)工作臺工作。( 離子束熱處理存在電極效應(yīng)，熱模式不易改變，能量密度低。(4) 表面滲氮及表面滲硼存在成本高，處理周期長及硬化層薄等問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服球墨鑄鐵其他強(qiáng)化方法存在的問題，本專利發(fā)明了球墨鑄鐵激光強(qiáng)化方法。球墨鑄鐵的激光強(qiáng)化就是利用高功率密度的激光束對球墨鑄鐵表面進(jìn)行表面熱處理的方法，用激光快速掃描球墨鑄鐵表面，使工件表面快速加熱到高于其奧氏體化相變溫度而低于其熔點(diǎn)的溫度范圍，使其表面迅速奧氏體化，當(dāng)激光束離開被照射部位時(shí)，由于熱傳導(dǎo)作用，處于冷態(tài)的基體使其迅速冷卻實(shí)現(xiàn)急速自冷淬火，此時(shí)球墨鑄鐵表面被迅速強(qiáng)化，即發(fā)生了激光相變硬化。激光強(qiáng)化方法有以下優(yōu)點(diǎn)(1)極快的加熱速度和冷卻速度，相比其他方法，其工藝周期短，可得到更細(xì)更強(qiáng)的硬化層，生產(chǎn)效率高。(2)淬火部位可獲得較大的殘余壓應(yīng)力， 有助于提高疲勞性能。( 僅對工件局部表面進(jìn)行激光淬火，硬化層寬度和深度可精確控制，是精密的節(jié)能熱處理技術(shù)。(4)淬火后，工件變形小，幾乎無氧化現(xiàn)象，表面粗糙度低，故可成為工件加工的最后工序。( 激光淬火強(qiáng)化的硬度比常規(guī)淬火提高近20%。而鑄鐵激光淬火后，其耐磨性3-4倍。(6)可實(shí)現(xiàn)基體導(dǎo)熱自冷淬火，不需水或油等淬火介質(zhì)，避免了環(huán)境污染。(7)工藝過程易實(shí)現(xiàn)電腦控制。


圖1為球墨鑄鐵激光強(qiáng)化示意圖。圖中1為計(jì)算機(jī)；2為控制信號；3為激光器，4為激光束；5為導(dǎo)光系統(tǒng)；6為聚光系統(tǒng)(工作頭；7為工件；8為位移臺。
具體實(shí)施例方式1)根據(jù)工件使用條件、狀況等確定工件表面待強(qiáng)化的部位；
2)規(guī)劃淬火工作頭掃描路徑；3)淬火工作頭掃描路徑編程與工藝參數(shù)設(shè)計(jì)；4)按照規(guī)劃的路徑，操縱位移臺，使得淬火工作頭掃描工件表面，完成表面淬火。
權(quán)利要求
1.一種球墨鑄鐵激光強(qiáng)化工藝，實(shí)現(xiàn)球墨鑄鐵的激光表面處理，其特征是采用高能量激光束掃描球墨鑄鐵表面，完成淬火強(qiáng)化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述球墨鑄鐵激光強(qiáng)化工藝，其特征是激光快速加熱工件表面到高于其奧氏體化相變溫度而低于其熔點(diǎn)的溫度范圍。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種對球墨鑄鐵工件的激光強(qiáng)化工藝。此工藝采用高能量的激光束快速掃描工件表面，激光快速加熱工件表面到高于其奧氏體化相變溫度而低于其熔點(diǎn)的溫度范圍?？梢允骨蚰T鐵工件的硬化層組織細(xì)密，極大的提高工件硬度和耐磨性能；由于激光淬火對基體的熱影響區(qū)很小，減輕了零件的變形和裂紋，強(qiáng)化質(zhì)量高；同時(shí)工藝過程易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。
文檔編號C21D1/09GK102477479SQ201010554439
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月23日
發(fā)明者劉繼常, 王雙喜, 王國權(quán), 范滇元, 許陽輝, 郭怡暉, 鐘志華, 顏丙功 申請人:佛山市華南精密制造技術(shù)研究開發(fā)院, 廣東科信達(dá)科技有限公司, 湖南大學(xué)