【機床商務網欄目 科技動態】有保障地制造含有14%～22%鉻和1%以上碳素的鋼質薄壁切削刀具還是屬于一種新的應用。在這里，由于部件質量過低，同時部件具有馬氏體起始溫點為室溫附近和結束溫點為-10℃左右的材質特性，而在該溫度點上方可達到目標硬度，因此采用傳統激光硬化處理工藝還無法確保實現自淬火的質量。
 

　　市場上常見的激光加工工藝體現為選擇好一個溫度對部件進行加熱，并以一定的激光進給量把熱量帶入到鋼材里去，所達到的淬火硬度終還需取決于部件特性及其質量。
 

　　高質量的激光硬化處理以鋼材的品種為基礎，自主分析合金成分并確定所獲得的調質狀態。根據用戶的硬化處理任務要求，制訂出一個內容廣泛的加工流程。屬于加工工作范疇的還有試樣部件或工件的回火以及深度冷卻。硬化處理后的質量保證包含授權一家合作單位采用實驗室質量鑒定等所有技術手段來確定加工結果，并通過金相打磨方法對結果進行驗證。
 

　　圖1  螺桿的封邊調質也屬于激光硬化處理的應用范疇，它可防止螺桿遭受壓力損失和磨損
 

　　在臨界情況下的超前研究
 

　　在臨界情況下，與外部的一個材料檢驗實驗室一起進行針對工作任務和終質量驗證等方面的超前研究。在這里，Inofex公司與柏林Block檢驗實驗室展開合作。同時，這種合作也在用戶所需產品的研發上發揮出作用，例如對刀具穩定性的可靠性檢驗和在具體工作場合中對切割能力的檢驗等等。唯有超前研究使工作順利結束，方可開始接受用戶對部件進行激光硬化處理的委托。LHW公司掌握了兩種激光硬化處理方法，即市場上常見的激光淬火處理工藝和以一定的激光進給量來對刀具進行調質，以達到相同的質量水平。
 

　　由于LHW公司采用機器人來實施激光硬化處理工作，因此激光硬化處理的應用就顯得非常靈活。它在設備部件或組件調質上只需做少量的準備工作，即可開始激光硬化處理，與所有其他激光應用方式一樣，這種硬化處理方法也同樣。這種工藝技術在應用上表現為快捷、省錢、不依賴于任何形式、可加裝性強、效率高且安全性好。一旦任務商議妥當，在24～36?h之內即可完成對一個單件的加工。在委托硬化處理加工服務方面，標準范圍內的日常加工任務便是對從尺寸變化小的精密部件，一直到大型泵的機殼、鋼繩滑輪和數百公斤重的大型凹模進行加工。在高質量的硬化處理過程中，為了提高部件剛性和降低部件厚度以節省材料，應用了諸如切割和無質量結構穩定劑等功能層級。結構穩定劑為強度較大的激光軌跡，它可以在部件內產生一種很高的形狀剛性和較低的振動傾向，這種功效可以被用在部件設計理念和FEM分析上。目前，這種成果還只限于個別應用場合和研究范疇，尚未進入推廣和普及階段。
 

　　激光硬化處理可以延長部件使用壽命
 

圖2  屠宰設備上的切割刀具可通過高質量的激光硬化處理來獲得更長的使用壽命
 

　　采用激光硬化處理工藝的一個很好的例子便是可以延長屠宰設備上刀具的使用壽命，對于絞肉刀具如此，對于切肉刀具亦復如此。配制香腸原料的刀具在運行時的圓周速度可以達到700?km/h，這種薄板刀具在其使用過程中會遭受到拍打或振動等大載荷，其主要載荷源于振動，常常由于材料疲勞的緣故造成刀具斷裂。激光硬化處理可以通過激光淬火痕跡使軟質刀具本體變得穩定和堅硬，從而降低刀具破損的概率。試驗結果表明，經過激光淬火的切刀在振動量和振動持續時間上都要比整體淬火或未經淬火的刀具強很多。
 

　　功能性硬度處理超過DIN標準要求
 

　　與DIN標準要求相反，絞肉刀具的激光硬度處理并非采用整體淬火處理，而只是在刀刃上進行功能性的淬火和調質。在刀具組合中，套筒起到支撐軸的作用，淬火則起到防磨損保護作用。按照DIN標準要求，套筒要接受較軟的調質，以便能夠承受住沖擊力。這種大的載荷力可由處于軟質狀態的整體刀具本體來抵御，并阻止刀具完全損壞以造成設備損傷和材料損失。
 

　　刀具不再符合DIN的規定，但它在功能上超越了目前的技術現狀。此外，激光硬化處理所需的能耗也比整體淬火低75%，而加工所需時間也從10?h下降到0.3?h。
 

　　圖3  未接受功能性淬火處理的絞肉刀具在受損后的狀況(圖a)和接受了功能性淬火處理的絞肉刀具狀況(圖b)
 

　　但是，薄板刀具無法確保淬火流程所需的自激冷，在這種情況下就缺少能夠滿足刀具功能要求的淬火方法，對此開發出了沿著激光痕跡進行的即刻后冷卻。由此成功地達到了薄壁材料定向且快速冷卻到馬氏體起始點以下的目標，以確保實現良好的硬化處理結果。通過這種方式，可以對壁厚只有1.5?mm的板材進行良好的硬化處理。

    （原標題：激光硬化處理達到新質量）