激光應(yīng)用在齒輪制備工藝方面狀況

1、激光應(yīng)用在齒輪制備工藝方面狀況齒輪激光表面強化是一種新型的齒輪表面強化技術(shù)，它可以克服傳統(tǒng)的齒輪表面強化工藝，如滲碳淬火、感應(yīng)淬火等的硬化層分布不均，變形大等缺點，是目前齒輪加工的前沿技術(shù)，已被用于美國核潛艇上的齒輪處理；是極有發(fā)展前景的高新技術(shù)。齒輪是機械設(shè)備傳動系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛數(shù)量極大的通用機械零件，在使用過程中易產(chǎn)生疲勞點蝕、膠合、斷齒等失效現(xiàn)象。一國內(nèi)外研究現(xiàn)狀早在1980年，美國軍事應(yīng)用技術(shù)實驗室就對齒輪的激光硬化調(diào)查結(jié)果作過一個廣播節(jié)目報道，并由芝加哥伊利諾理工學院研究所承擔了齒輪的激光硬化研究項目，之后公布了實驗結(jié)果：對激光表面硬化處理后和經(jīng)滲碳處理后的ams（美國航空材料規(guī)范

2、）6265正齒輪的抗膠合壽命與齒的彎曲強度的比較表明，激光硬化代替滲碳處理在航空器件中的ams6265齒輪能得到顯著的經(jīng)濟效果，有效硬化深度為0.660.86mm，單件成本降低了37%78%。八十年代末，美國加州機電研究所用5kw激光器對大型花鍵軸進行激光淬火，獲得淬火硬度hrc59，深度0.7620.864mm的淬硬層。美國軍方研究所用激光淬火潛水艇、飛機等重載大齒輪，解決常規(guī)熱處理引起齒輪變形過大及噪音問題。激光淬火的齒輪包括ah64直升機輔助動力裝置的行星齒輪及飛機主傳動裝置的傳動齒輪.由于激光硬化后不需要研磨，故可大大降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)率。目前，國內(nèi)對齒輪激光、淬火的激光掃描方式、

3、機理及工藝參數(shù)優(yōu)化等技術(shù)進行的研究，均取得了一定的成果。二齒輪加工傳統(tǒng)工藝（一）傳統(tǒng)加工工藝：傳統(tǒng)主要采用滲碳工藝和高頻表面淬火工藝等工藝路線。1滲碳工藝路線采用低碳鋼材質(zhì)（如20cr、20crmnti等），使工件表面具有耐磨性。該工藝具有較好的綜合性能，但由于成本高、易造成環(huán)境污染，且不方便大模數(shù)齒輪和大齒輪軸處理，目前僅在汽車、拖拉機等特定行業(yè)采用；2高頻淬火工藝路線采用中碳鋼材質(zhì)如：低檔的45#（及其代用品）、中檔的40r（及其代用品）、高檔的42crmo（及其代用品）等。加工后使工件具有耐磨性能。（二）傳統(tǒng)工藝的弊病中、小型批量處理的齒輪常規(guī)處理方法多采用高頻淬火、滲碳、氮化、碳氮共滲

4、等工藝方法，其優(yōu)點在于硬化均勻，可批量處理，但氮化處理的硬化曾則不及激光處理的層深；缺點在于：1）由于長時間高溫加熱齒輪，其內(nèi)部組織有長大趨勢，內(nèi)部綜合機構(gòu)性能易變，其需配以冷卻設(shè)施，工藝較為復(fù)雜；2）容易使齒面產(chǎn)生較大的變形，必須進行磨削加工，而磨削時又容易出現(xiàn)磨削裂紋；3）常規(guī)工藝加工處理的周期很長，能源消耗很大。因此減小齒面的變形、縮短加工周期一直是硬齒面齒輪的關(guān)鍵技術(shù)難題之一。而富通激光熱處理變形小、周期短、無污染，為解決齒面淬火變形提供了有效的途徑，且工藝簡單，加工速度快，淬硬層深度均勻，硬度穩(wěn)定，在齒輪的傳動嚙合過程中耐磨性強，其整體的綜合性能良好。大型齒輪常規(guī)處理方法多采用感應(yīng)淬

5、火或火焰淬火，優(yōu)點在于淬硬層深，但由于熱源不穩(wěn)定，易產(chǎn)生過熱、過燒現(xiàn)象，使齒面組織不均勻、硬度不穩(wěn)定；而激光處理此類齒輪，以其穩(wěn)定的熱源、快熱、急冷的淬火等特點，使齒面組織細小、硬度均勻。三激光表面工程技術(shù)處理齒輪工藝及特點1. 用激光表面處理技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝對齒輪的處理，具有工藝穩(wěn)定、提高齒輪質(zhì)量而不提高成本的優(yōu)點。激光在齒輪上的應(yīng)用工藝有：激光表面淬火、激光表面合金化。例如激光表面淬火可以只對齒面淬火，齒根保留原調(diào)質(zhì)處理的性能。而且光斑數(shù)控調(diào)節(jié)，靈活可控，使整個齒面性能均一。2. 工藝特點：1)激光淬火適用于各種高碳、中碳或合金鋼齒輪；2)加熱快、變形小，可對零件局部進行硬化，可避免整體加熱產(chǎn)生的變形。3)淬硬層硬度比常規(guī)熱處理（感應(yīng)加熱）高10-20%，一般用45#、40cr鋼硬化在hrc58-65左右，分布均勻，硬化層深度可以控制在0.40.8mm的范圍，適合齒輪承載傳動的強度要求。4)一般激光淬火后僅需拋光或精磨處理，無需回火及其他后續(xù)加工；5)實驗證明富通激光技術(shù)處理后的齒輪耐磨性、抗斷齒性、耐腐蝕性較高；6)激光淬火還可以解決傘形齒、斜齒、錐齒、蝸桿等非直