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激光淬火的案例

大型齒輪減速機齒面激光淬火后,需重配嚙合間隙嗎?
大型齒輪減速機在齒面激光淬火后,表面硬度提升但可能引起熱應力與微觀形變,導致實際嚙合間隙分布改變。為確保齒輪嚙合穩定性、接觸應力分布與壽命,需要對嚙合間隙進行重新評估和必要的再配合。 大型齒輪減速機齒面激光淬火后,常需重配嚙合間隙,原因如下: 一、淬火影響齒面尺寸形狀 1.熱脹變形:激光淬火時,齒面快速熱脹冷縮,雖熱影響區小,但對高精度的大型齒輪,微小膨脹可能改變尺寸,如齒厚增加致嚙合間隙變小。 2.微觀組織變化:淬火使齒面微觀組織轉變,比容改變,引起尺寸微動,影響嚙合精度。 二、關乎齒輪傳動性能 1.平穩性受擾:間隙不當破壞傳動平穩。過小致摩擦增大、振動噪聲加劇及磨損加快;過大則產生沖擊,降傳動精度。重配間隙可保平穩,減振動沖擊。 2.承載能力受損:過小間隙使齒面應力不均、承載降低,易致失效。重配間隙能均化應力,發揮承載能力,適應重載。 三、滿足設備精度要求 1.影響部件配合:不重配間隙,或影響與軸、軸承等部件配合精度,使軸承受力不均,減軸承壽命。 2.關乎運行精度:大型設備對傳動精度要求高,重配間隙助于保證減速機傳動精度,滿足設備運行需求。 文章來源: https://www.zhboyang.com/news/wenda/7332.html
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重點專項“激光強化技術在航空航天和軌道交通領域的工業示范應用”通過驗收
2021年9月25日,國家重點研發計劃“增材制造與激光制造”重點專項“激光強化技術在航空航天和軌道交通領域的工業示范應用(2016YFB1102600)”項目的課題驗收會在武漢召開。科技部高技術中心委派的專家組現場考察了鋼軌激光淬火加工車的作業過程,聽取了課題執行情況匯報,審查了相關材料,經質詢和討論,高度肯定了項目的研究成果,項目中全部5個課題的績效評價均為優秀。 項目全部五個課題都參與了匯報。華中科技大學武漢光電國家研究中心增材制造與激光制造團隊是該項目中鐵路鋼軌在線強韌化處理裝備的技術源頭,團隊成員胡乾午副教授主持課題4 “激光選區淬火高效在線強化成套設備研發” 的研究工作,團隊負責人曾曉雁教授和團隊成員王鄧志副教授和孟麗博士后分別參加了課題1 “激光沖擊與淬火強化技術基礎研究”、課題4和課題5 “激光選區淬火高效強化工藝研究與應用示范”的研究工作。 課題4提出的鋼軌激光選區淬火方法,在鋼軌表面形成“馬氏體強化區+珠光體軟基體”的復合結構,成功解決了此前鋼軌材料難以兼顧高硬度和高韌性的技術難題,為鋼軌在線激光強化延壽技術開辟了新的道路。 開發的高功率單光束激光多光斑高重頻選區淬火技術,將鋼軌激光選區淬火效率從5m/h提高到54m/h。研制的GCC-50型鋼軌激光淬火車,采用獨特的子母車結構,結構緊湊,操作簡便,能夠快速抵達和駛離現場,能夠滿足小半徑曲線鋼軌、道岔、尖軌等部件的激光淬火加工。 GCC-50型鋼軌激光淬火車采用基于視覺測量的鋼軌激光加工軟件系統,可以自動識別鋼軌輪廓,規劃選取激光淬火的掃描路徑,實現鋼軌在線激光淬火過程的智能化控制。GCC-50型鋼軌激光淬火車得到國家鐵路集團公司認證中心的新產品定型認可,是國際上首臺專業型鋼軌在線激光加工車。
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精沖模具材料處理工藝
二 熱處理工藝 以Crl2MoV鋼精沖模具為例,粗加工后應進行去應力退火,以消除模具應力并減少其畸變;通常采用調質處理,其淬火溫度比常規高出30~50℃,高溫回火工藝為(720~760)℃×(4~6)h,爐冷至500℃后空冷。當Crl2MoV鋼模具刃口形狀較簡單,沖裁工具較薄(≤3mm)時,最終熱處理可采用一次硬化處理工藝;若刃口形狀復雜,工件較厚(>3mm)時,采用二次硬化工藝。 對于W6Mo5Cr4V2高速鋼熱處理,應采用低溫淬火處理,以使精沖模具獲得較高力學性能。 三 表面強化工藝 精沖模具要求高沖裁精度、高硬度、高耐磨性和高服役壽命,通過表面強化處理可以使模具性能和使用壽命得到進一步提高。表面強化有三種方法: 第一種方法是改變模具表面的化學成分,如滲金屬、滲碳、滲氮、滲硼和TD處理等;第二種方法是不改變模具表面的化學成分,如激光淬火、真空淬火、低溫和超低溫處理等;第三種方法是表面形成硬化層,如鍍硬鉻、熱噴涂、VCD、PVD等,在模具表面形成TiC、TiN等超硬物質。 精沖模具經表面強化處理后,可以獲得內部韌性好、表面硬度高、耐磨、耐熱、耐蝕、抗咬合和具有高疲勞抗力的特殊綜合性能,使精沖模具的工作壽命提高幾倍至幾十倍。 來源:熱加工論壇
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牛了!鮮為人知的國產3D打印增材制造
近凈成形(Laser Engineered Net Shaping,LENS)也叫激光金屬沉積(Laser Metal Deposition)是指通過送粉或者送絲使熱源融化堆積金屬直接成型的制造工藝。 近凈成形原理圖 近凈成型技術的優勢在于沉積效率高,裝備成本低,適合大型復雜零件的接近最終形狀的直接制造,可以得到冶金結合的致密金屬實體。但其制作零件的尺寸精度和表面光潔度都不太好,一般作為毛坯,需進一步進行機械加工后使用。 將近凈成型技術和傳統五軸加工技術融合于一體的混合五軸增材制造技術很好的發揚的各自的優點,彌補了對方的缺點。 在打印的葉片 五軸“打印”不僅可以任意角度傾斜,無需打印輔助支撐,節省大量時間和材料;而且能實現曲面定向和變姿態擺動沉積,曲面不等厚度片體沉積等。同時可以對工件細節進行靈活修剪切削,解決了復雜、精密零件的制造難題。 增減混合五軸加工中心用途非常廣泛,除了上述混合增材制造以外,還可用于零件表面涂層改性、修復再制造、材料梯度功能結構制造以及激光淬火等多個方面。 混合方式制造的整體葉盤 3D打印使用的金屬粉末一般要求純凈度高、球形度好、粒徑分布窄、氧含量低。目前,適用于增減混合增材制造的金屬粉末材料主要有:工具鋼、馬氏體鋼、不銹鋼、鈷鉻合金、鋁合金、鎳基合金、銅基合金等。其中,不銹鋼作為金屬3D打印經常使用的一類性價比較高的金屬粉末材料,由于具有耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質腐蝕的特性,可以在空氣中直接“打印”,受到人們的普遍歡迎。而對于較活潑的金屬單質或合金則須惰性保護氣氛下進行“打印”。采用近凈成型技術制造的鈦合金和鈷鉻合金零部件,強度高,尺寸精確,能制作的最小尺寸可達1mm,而且其零部件機械性能優于鍛造。
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激光淬火圖1
齒輪模具激光表面強化工藝與裝備的技術進展
激光相變強化的加熱方向雖然也相同,但表面溫度較高,而且加熱時間相對較長,可達0.2~0.25s,而里層奧氏體化則是舜間完成,使得表層奧氏體中有更高的碳濃度,有更強的固溶強化效果。激光淬火冷卻方向卻與常規熱處理相反,是由里及表,里層溫度雖低,但冷卻速度最快,外層溫度雖高,有固溶強化優勢,但冷卻速度最慢,雖然里層碳濃度稍低,但畸變強化和彌散強化更強烈。這樣在硬化層內就形成了幾乎不變的硬度值分布。   激光強化件等強工作層避免了常規熱處理件一旦表面出現磨損,其磨損速度便加速的現象。   齒輪激光相變強化工藝技術   1.材料問題   激光齒輪宜采用中碳鋼,不宜采用低碳鋼。如果采用低碳鋼,齒輪的基體將沒有強度保證,降低彎曲疲勞強度。   2.原始狀態   激光齒輪的最佳原始狀態是調質狀態,具體操作可與齒輪毛坯鍛造后的消除應力熱處理相結合。鍛坯正火加高溫回火獲得激光齒輪所希望的調質狀態,是低成本之路。   3.掃描方式   激光齒輪的掃描方式主要有周向連續掃描,軸向分齒掃描。   4.齒輪激光強化的預處理技術   合適的預處理劑是保證齒輪激光強化處理的關鍵之一,一直以來也是激光加工的難點問題。合理適用的預處理劑和處理工藝,可以防止齒輪表面的淬火裂紋,降低表面燒損敏感性,保證激光處理后齒面精度,增加淬硬層厚度。   5.無搭接技術和離焦差異問題   由于齒輪工況要求,齒輪表面硬化層要求沿齒廓合理分布,而齒輪的形狀特殊,另外齒輪節圓面不能有淬火帶搭接,因此需要專用寬帶聚焦系統。   此外,由于激光束對齒面的照射不能保證齒面不同部位均有相同的離焦量,選擇焦點的照射位置是保證齒面硬度分布合理的關鍵環節。   6.激光齒輪的性能   激光齒輪的性能主要是三方面:疲勞性能;如果激光齒輪和調質齒輪均未發現有斷齒現象,證明其具有較高的抗彎曲疲勞性能;耐磨性能;使用性能
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走近科研團隊系列報道:長春理工大學激光加工技術研究中心
圖12 激光-電弧復合焊接導電機制研究 圖13 電弧對光束形狀的影響 圖14 中厚板材激光-電弧復合焊接 5、激光增材制造技術方向 激光增材制造技術的出現,為工業級微通道換熱器的精密制造提供了一個嶄新、可靠、實用、方便、快捷而又高質量的工藝方法。通過創新的換熱-承載一體化結構優化設計,采用激光選區熔化技術實現兼顧精確成形與高性能的微流道換熱器一體化微流道換熱器件具有高的熱交換效率與承載能力(如圖15所示)。目前該方向申請發明專利3項。 圖15 工業級微流道換熱器件的3D打印技術 6. 激光加工系統的設計與研制方面 有效地將精密機械系統設計、計算機數字控制等相結合,成功地研制出“CGJ-93型5kW數控CO2激光處理系統”(如圖16所示),該系統首次采用模塊組合式結構,實現五軸四坐標聯動數字控制,解決了多種零、部件復雜表面的熱處理難題,研究成果達到了國際先進水平,1997年獲中國兵器工業總公司科學技術進步二等獎;結合多年研究成果,為某大型國防企業研制的“數控激光淬火機床”,成功地用于裝備的實際生產,取得了重大的經濟效益和軍事效益(如圖17所示)。 圖16 團隊研制的CGJ-93型5kW 數控CO2激光處理系統 圖17 為包頭一機集團研制的 5kWCO2激光淬火機床 7、國際合作 2005年3月17日,在中國科技部、德國教研部、長春市政府、長春市科技局的支持下,中國長春理工大學和德國漢諾威激光中心在長春簽署了組建“中德激光技術培訓中心”的協議。經過3年的建設,2008年11月20日,中德激光加工技術培訓中心正式揭牌。
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高強度汽車齒輪表面強化技術的研究現狀和發展趨勢(一)
齒輪滲碳淬火后采用表面復合噴丸強化可使齒輪的彎曲疲勞極限提高兩倍以上。 3.2.4 其他噴丸新技術研究 隨著科技的發展,作為導入殘余壓縮應力、改變表層材料組織結構、增強疲勞壽命的一項重要技術,新型新技術不斷被開發應用,例如,空化水噴丸、激光空穴噴丸、超聲波噴丸等。圖示18為空化水噴丸原理,該工藝利用微小空化氣泡潰滅時產生的沖擊波壓力和高速微射流打擊齒輪表面,使齒輪表面層內發生高密度位錯積累從而形成殘余壓縮應力層,來達到強化金屬表面的目的。 圖 18 空化氣泡的變化模式示意圖 激光空穴噴丸可以通過激光聚焦點處的微小空化氣泡潰滅產生的沖擊波對狹小的空間進行噴丸,參數可精確控制,殘余壓縮應力更大。超聲波噴丸中,彈丸從各方向以超聲頻撞擊已被固定的材料表面,由于其引入材料內部的能量較大,可用于實現材料表面的納米化,降低氮化溫度等方面。 3.2.5 影響噴丸效果的主要因素 噴丸強化處理的最佳效果受到不同條件的相互影響,其主要工藝參數如下表4所示。
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“淬(cuì)火”最全面介紹!
感應淬火 感應加熱就是利用電磁感應在工件內產生渦流而將工件進行加熱。 寒粹 以浸入冷卻能力強的寒冰水溶液,作為冷卻介質的淬火冷卻。 局部淬火 僅對工件需要硬化的局部進行的淬火。 氣冷淬火 專指在真空中加熱和在高速循環的負壓、常壓或高壓的中性和惰性氣體中進行的淬火冷卻。 表面淬火 僅對工件表層進行的淬火,其中包括感應淬火、接觸電阻加熱淬火、火焰淬火激光淬火、電子束淬火等。 風冷淬火 以強迫流動的空氣或壓縮空氣作為冷卻介質的淬火冷卻。 鹽水淬火 以鹽類的水溶液作為冷卻介質的淬火冷卻。 有機溶液淬火 以有機高分子聚合物的水溶液作為冷卻介質的淬火冷卻。 噴液淬火 用噴射液流作為冷卻介質的淬火冷卻。 噴霧冷卻 工件在水和空氣混合噴射的霧中進行的淬火冷卻。 熱浴冷卻 工件在熔鹽、熔堿、熔融金屬或高溫油等熱浴中進行的淬火冷卻,如鹽浴淬火、鉛浴淬火、堿浴淬火等。 雙液淬火 工件加熱奧氏體化后先浸入冷卻能力強的介質,在組織即將發生馬氏體轉變時立即轉入冷卻能力弱的介質中冷卻。 加壓淬火 工件加熱奧氏體化后再特定夾具夾持下進行的淬火冷卻,其目的在于減少淬火冷卻畸變。 透淬 工件從表面至心部全部硬化的淬火。 等溫淬火 工件加熱奧氏體化后快冷卻到貝氏體轉變溫度區間等溫保持,使奧氏體變成貝氏體的淬火。 分級淬火 工件加熱奧氏體化后浸入溫度稍高或稍低于M1點的堿浴或鹽浴中保持適當時間、在工件整體達到介質溫度后取出空冷以獲得馬氏體的淬火
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國外激光加工技術的應用和發展趨勢
激光相變硬化(即激光淬火)是激光熱處理中研究最早、最多、進展最快、應用最廣的一種新工藝, 適用于大多數材料和不同形狀零件的不同部位,可提高零件的耐磨性和疲勞強度,國外一些工業部門將該技術作為保證產品質量的手段。 激光包覆技術是在工業中獲得廣泛應用的激光表面改性技術之一, 具有很好的經濟性,可大大提高產品的抗腐蝕性。 激光表面合金化技術是材料表面局部改性處理的新方法, 是未來應用潛力最大的表面改性技術之一,適用于航空、航天、兵器、核工業、 汽車制造業中需要改善耐磨、耐腐蝕、耐高溫等性能的零件。 激光退火技術是半導體加工的一種新工藝,效果比常規熱退火好得多。激光退火后, 雜質的替位率可達到98%~99%, 可使多晶硅的電阻率降到普通加熱退火的1/2~1/3, 還可大大提高集成電路的集成度, 使電路元件間的間隔縮小到0.5微米。 激光沖擊硬化技術能改善金屬材料的機械性能, 可阻止裂紋的產生和擴展, 提高鋼、鋁、鈦等合金的強度和硬度, 改善其抗疲勞性能。 激光強化電鍍技術可提高金屬的沉積速度, 速度比無激光照射快1000倍, 對微型開關、精密儀器零件、微電子器件和大規模集成電路的生產和修補具有重大義意。使用改技術可使電度層的牢固度提高昂100~1000倍。 激光上釉技術對于材料改性很有發展前途, 其成本低, 容易控制和復制, 有利于發展新材料。激光上釉結合火焰噴涂、等離子噴涂、離子沉積等技術, 在控制組織、提高表面耐磨、耐腐蝕性能方面有著廣闊的應用前景。電子材料、電磁材料和其它電氣材料經激光上釉后用于測量儀表極為理想。 二、激光加工技術的發展趨勢 1.數控化和綜合化 把激光器與計算機數控技術、先進的光學系統以及高精度和自動化的工件定位相結合,形成研制和生產加工中心,已成為激光加工發展的一個重要趨勢。
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干了這么久“淬火”你真的了解嗎?
折疊局部淬火 僅對工件需要硬化的局部進行的淬火。 折疊氣冷淬火 專指在真空中加熱和在高速循環的負壓、常壓或高壓的中性和惰性氣體中進行的淬火冷卻。 表面淬火 僅對工件表層進行的淬火,其中包括感應淬火、接觸電阻加熱淬火、火焰淬火激光淬火、電子束淬火等。 折疊風冷淬火 以強迫流動的空氣或壓縮空氣作為冷卻介質的淬火冷卻。 折疊鹽水淬火 以鹽類的水溶液作為冷卻介質的淬火冷卻。 折疊有機溶液淬火 以有機高分子聚合物的水溶液作為冷卻介質的淬火冷卻。 折疊噴液淬火 用噴射液流作為冷卻介質的淬火冷卻。 折疊噴霧冷卻 工件在水和空氣混合噴射的霧中進行的淬火冷卻。 折疊熱浴冷卻 工件在熔鹽、熔堿、熔融金屬或高溫油等熱浴中進行的淬火冷卻,如鹽浴淬火、鉛浴淬火、堿浴淬火等。 折疊雙液淬火 工件加熱奧氏體化后先浸入冷卻能力強的介質,在組織即將發生馬氏體轉變時立即轉入冷卻能力弱的介質中冷卻。 折疊加壓淬火 工件加熱奧氏體化后再特定夾具夾持下進行的淬火冷卻,其目的在于減少淬火冷卻畸變。 折疊透淬 工件從表面至心部全部硬化的淬火。 折疊等溫淬火 工件加熱奧氏體化后快冷卻到貝氏體轉變溫度區間等溫保持,使奧氏體變成貝氏體的淬火。 折疊分級淬火 工件加熱奧氏體化后浸入溫度稍高或稍低于M1點的堿浴或鹽浴中保持適當時間、在工件整體達到介質溫度后取出空冷以獲得馬氏體的淬火。 折疊亞溫淬火 亞共析鋼制工件在Ac1-Ac3溫度區間奧氏體化后淬火冷卻,獲得馬氏體及鐵素體組織的淬火。 折疊直接淬火 工件滲入碳后直接淬火冷卻的工藝。
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模具硬度的檢測方法
一些要求心部具有較高韌性,表面還要具有高硬度和高耐磨性的模具,要進行表面的滲碳、滲氮或激光硬化處理,表面硬化處理的模具需要測試模具的表面硬度。滲碳層通常較厚。當滲碳層厚度大于0.8mm時,可直接用洛氏硬度計,測試HRC硬度。當滲碳層厚度在0.5-0.8mm時,可以采用洛氏硬度計的A標尺。A標尺的試驗力較小,只有60kg(C標尺試驗力是150kg),可以在模具表面壓一個較淺的壓痕,不至于將硬化層壓透,硬度測試更準確。測得的HRA硬度值可方便地通過查表換算成HRC硬度值。滲碳層較薄時,例如0.2-0.6mm,可以采用表面洛氏硬度計,表面洛氏硬度計的試驗力只有15kg、30kg或45kg,可以在模具表面壓一個更淺的壓痕,測得的硬度值也可以換算成HRC硬度值。滲氮層通常較薄,滲層厚度大于0.2mm的模具可以用表面洛氏硬度計,厚度小于0.2mm的模具就只能利用工藝試片了,在近似相同的工藝條件下做一塊試片,以試片的硬度代表滲氮層的硬度。這個試片可以在小負荷維氏硬度計上測出表層硬度。 目前,沈陽天星公司正在研制一種PHR-100S型磁力式表面洛氏硬度計。這種儀器結構如PHR-100型,但是更加小巧輕便,重量小于2.5kg,測試面積為:平面:≥40-120mm,曲面直徑≥Φ50mm,精度符合國家標準GB/T230-2004,誤差不大于2HRN,儀器采用更小的試驗力,壓痕極小。例如,對于硬度為55HRC的模具,其表面洛氏硬度值等于88.4HR15N,壓痕深度只有(100-88.4)×0.001mm=0.016mm,肉眼幾乎難以分辨。儀器非常適于測試大中型模具上的滲氮層,激光淬火層等較薄硬化層的硬度,也適于成品、半成品模具等要求壓痕盡量小的場合。 硬度是模具鋼最重要的性能。模具的熱處理質量和使用性能通常都是以硬度作為判斷的依據。
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激光淬火圖2
五金壓鑄件表面處理工藝詳解
(三)激光面表處理 用激光對工件表面照射,令其結構改變的過程,稱為激光表面處理,如激光淬火激光重熔等。 (四)超硬膜技術 以物理或化學方法在工件表面制備超硬膜的技術,稱為超硬膜技術。如金剛石薄膜,立方氮化硼薄膜等。 (五)電泳及靜電噴涂 1、電泳,工件作為一個電極放入導電的水溶性或水乳化的涂料中,與涂料中另一電極構成解電路。在電場作用下,涂料溶液中已離解成帶電的樹脂離子,陽離子向陰極移動,陰離子向陽極移動。這些帶電荷的樹脂離子,連同被吸附的顏料粒子一起電泳到工件表面,形成涂層,這一過程稱為電泳。 2、靜電噴涂,在直流高電壓電場作用,霧化的帶負電的油漆粒子定向飛往接正電的工件上,從而獲得漆膜的過程,稱為靜噴涂。編輯本段其他分類法。 3、鋼絲刷的普通應用是鑄件的清理,包括鐵類和非鐵類的;焊接中噴濺和焊渣的清理;只要基體材料的強度足夠承受刷擦,就可以清楚粉塵、腐蝕物、和油漆。鋼絲刷能產生一個漂亮的表面,還可以用它制造具有裝飾性的表面。 所有上述種類的劃分不是絕對的。如表面處理技術還可劃分為表面改性技術、薄膜技術、涂鍍層技術三大技術,表面處理的意義:能有效提高工件表面的硬度、耐磨性能等。 清理等級 也即清潔度,代表性國際標準有兩種:一種是美國85年制訂“SSPC-”;第二種是瑞典76年制訂的 “Sa-”,它分為四個等級分別為Sa1、Sa2、Sa2.5、Sa3,為國際慣常通用標準,詳細介紹如下: Sa1級——相當于美國SSPC—SP7級。
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【工藝知識】 值得一看!表面熱處理的六大技術
這種方法多用于鑄鐵做的機床導軌的表面淬火,應用范圍不廣。 電解加熱淬火 將工件置于酸、堿或鹽類水溶液的電解液中,工件接陰極,電解槽接陽極。接通直流電后電解液被電解,在陽極上放出氧,在工件上放出氫。氫圍繞工件形成氣膜,成為一電阻體而產生熱量,將工件表面迅速加熱到淬火溫度,然后斷電,氣膜立即消失,電解液即成為淬冷介質,使工件表面迅速冷卻而淬硬。常用的電解液為含 5~18%碳酸鈉的水溶液。電解加熱方法簡單,處理時間短,加熱時間僅需5~10s,生產率高,淬冷畸變小,適于小零件的大批量生產,已用于發動機排氣閥桿端部的表面淬火激光熱處理 激光在熱處理中的應用研究始于70年代初,隨后即由試驗室研究階段進入生產應用階段。當經過聚焦的高能量密度 (10W/cm)的激光照射金屬表面時,金屬表面在百分之幾秒甚至千分之幾秒內升高到淬火溫度。由于照射點升溫特別快,熱量來不及傳到周圍的金屬,因此在停止激光照射時,照射點周圍的金屬便起淬冷介質的作用而大量吸熱,使照射點迅速冷卻,得到極細的組織,具有很高的力學性能。如加熱溫度高至使金屬表面熔化,則冷卻后可以獲得一層光滑的表面,這種操作稱為上光。 激光加熱也可用于局部合金化處理,即對工件易磨損或需要耐熱的部位先鍍一層耐磨或耐熱金屬,或者涂覆一層含耐磨或耐熱金屬的涂料,然后用激光照射使其迅速熔化,形成耐磨或耐熱合金層。在需要耐熱的部位先鍍上一層鉻,然后用激光使之迅速熔化,形成硬的抗回火的含鉻耐熱表層,可以大大提高工件的使用壽命和耐熱性。 電子束熱處理 早在上世紀70年代開始研究和應用。早期用于薄鋼帶、鋼絲的連續退火,能量密度最高可達10W/cm。電子束表面淬火除應在真空中進行外,其他特點與激光相同。當電子束轟擊金屬表面時,轟擊點被迅速加熱。
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什么是熱沖壓成形技術
(1)直接熱沖壓成形技術 熱成形鋼板下料后,不經過預成形,直接加熱到奧氏體化溫度,然后放入模具中快速成形,一旦沖壓形狀到達預定值,零件立即被淬火硬化,見圖1。該工藝主要用于形狀較簡單且變形程度不大的工件,由于直接成形工藝成本較低,使用也最為廣泛。 圖1 直接熱沖壓成形工藝示意圖 (2)間接熱沖壓成形技術 熱成形鋼板首先在常規冷成形模具中成形到最終形狀的90%~95%,然后將預成形的零件加熱奧氏體化后熱沖壓成形和淬火硬化,工藝過程見圖2。對于一些形狀復雜或者拉延深度較大的零件,間接熱沖壓成形可以避免成形開裂,零件的預成形可以減小材料與模具之間的相對位移,從而減小模具表面在高溫下的磨損。采用鍍鋅涂層熱成形鋼的零件一般必須使用間接熱沖壓成形工藝。 圖2 間接熱沖壓成形工藝示意圖 無論是直接熱沖壓成形和間接熱沖壓成形,典型工藝過程一般都包括以下幾個工序過程:開卷落料、零件加熱、沖壓成形、淬火激光切割、噴丸和涂油等。 a.開卷落料 現代沖壓工藝為了提高材料的利用率和生產的效率,一般會采用開卷落料的方式。 b.熱沖壓成形零件的加熱 目前主要的加熱類型包括輻射加熱、感應加熱和電傳導加熱三種。 c.熱沖壓成形 熱沖壓成形最大的特點是沖壓過程是在高溫狀態下完成的,且熱沖壓時板料的溫度必須在馬氏體轉變溫度以上。 目前熱沖壓工藝的發展方向是如何提高熱沖壓成形的生產效率,縮短成形周期。應用高傳導系數的模具鋼能加速冷卻過程,或者采用更為有效的冷卻系統,可以提高零件的冷卻速度,進而提高生產效率。
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汽車先進高強鋼成形技術應用現狀及發展趨勢
熱成形工藝流程為:落料→加熱至奧氏體狀態并保溫→快速放入模具中沖壓成形→保壓定形并淬火激光切邊、割孔→去氧化皮→涂油(防銹處理)。 先進高強鋼的熱沖壓技術,主要是同濟大學、哈爾濱工業大學、吉林大學和寶鋼等相關單位在對熱沖壓技術、關鍵設備進行研究。國內大學研究高強度汽車板熱沖壓工藝,取得成果較多的是同濟大學機械與材料學院,主要對熱沖壓過程中,鋼板的加熱溫度與鋼板內部組織結構變化模式、沖壓速度、保壓時間、淬火速度、沖壓模具溫度變化等對成形的影響進行模擬研究。 先進高強鋼在白車身開發中的應用及發展前景 由于汽車未來的市場需求,鋼廠應具備制造1000MPa級及以上高強鋼的能力才能適應未來市場的需求,才能在減重、節能、提高安全性、降低排放等方面展現出良好的應用前景和好的競爭力。但隨著先進高強鋼的大量應用,與過去采用大量軟鋼相比,成形中的起皺、回彈、模具損傷、開裂、翹曲等成形問題和困難大量出現。因此,完善其成形技術也是下一階段先進高強鋼研發及應用的主要研究任務。 我國先進高強鋼的研發現狀及發展趨勢主要如下。 ⑴ 熱沖壓材料的開發。目前國內各大鋼鐵公司均在進行先進高強鋼的生產和研究,其中最具代表性的企業主要有寶鋼、鞍鋼、馬鋼等,主要進行強度在1800MPa級及以上的熱沖壓材料開發,同時要在現有強度級別下進一步提升其延伸率,以滿足強度及碰撞要求。 ⑵ 防腐蝕性。先進高強鋼在強度和成形性方面展示了良好的應用前景,但是在現代汽車工業中,不僅要采用高強度和先進高強度鋼,同時為保證汽車的防腐蝕性能,還應該加大鍍層板的研究和產業化,并提高鍍層板的品種和質量來提高先進高強鋼材料的抗腐蝕性。 ⑶ 研究先進高強鋼的熱沖壓成形防止回彈技術。
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