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产品激光表面处理技术 有些行业很受用

浏览次数:173 发布时间:September 20, 2018 3:21:46 PM CST

近日,克拉斯诺亚尔斯克和莫斯科的科学家们开发出了一种表面处理技术,这种技术能使材料的硬度提高五倍以上。为了改变钢铁的性质,通常需要掺杂硅、锰、钒、钛等杂质。通过使用富勒烯,石墨烯或纳米碳管等纳米碳材料和表面处理激光器可以改善该技术,增强钢铁的性能。




    俄罗斯科学家选择炭黑作为纳米材料,这种材料是通过在石墨电极的电弧放电中生产富勒烯获得的。经过激光处理后,与传统的技术钢相比,涂有纳米结构碳的铁的硬度增加了五倍多,增强材料的摩擦系数比初始样品低20-30%。由此可见,激光加热不但不会导致产品变形,还会减少工艺流程的繁琐。


  

激光表面处理,是通过对工件表面进行设计和激光改进处理,从而改善其表面性能的方法。它是利用激光束快速、局部地加热工件,实现局部急热或急冷,可在大气、真空等环境中进行处理。通过改变激光参数,可解决不同的表面处理工艺问题。工件变形极小,是一种非接触式处理方法。根据表面处理目的不同,分为表面改性处理(包括激光上釉、激光重熔、激光合金化、激光涂敷)和去除处理(如激光清洗)。




一般钢铁材料在进行激光表面相变硬化时,其表层是熔化的,为了加深表层硬化层才使表层熔化。表层熔化时,可使合金元素溶入表层基体材料中,以提高表面耐磨蚀性、耐磨性和抗冲击强度等。这种表面处理有表面合金化、表面涂覆、非晶化和快速熔凝等。



激光熔覆技术是近几年发展起来的一种新技术,它是使金属或合金粉粒在激光处理时完全溶化,同时尽量减少基体熔化,从而在基体表面形成一个主要由熔化粒子组成的涂覆层。其潜在开发领域很宽,现场应用效益显著。


激光熔覆具有以下优点:


1)冷却速度快;

2)热输入小,畸变小,涂层稀释度低;

3)许多金属和合金能够熔覆到任何金属和合金上,特别是能在低熔点金属上熔覆高熔点合金;

4)能进行选区熔覆,材料消耗少;

5)激光光束瞄准,能够使难以接近的区域熔覆;

6)工艺过程易于实现自动化。




今天,笔者要为大家介绍激光表面处理技术在摩托车发动机缸体上是如何发挥作用的。


 


美国通用汽车公司


美国通用汽车公司在铝气缸盖气门座上用激光熔覆一层较硬的耐磨材料,省去了气门座以及相关的气门座压入工序,气缸盖空间尺寸因此也增大,相关设计更合理,成本下降。



日本雅马哈


日本雅马哈摩托车为了提高新鲜混合气体的填充效率,在四冲程发动机上采用二进二排的四气门机构后,又采用了三进二排的五气门机构,结果功率提高了10%,燃油消耗降低了50%。这种的结果是省去气门座,采用气门座激光熔覆技术。使用该技术的雅马达车型有TMD850、YZX750、EF750等。


  

日本Toyota


Toyota公司也在铝合金汽缸盖上激光熔覆铜基合金复合材料,耐磨性得到了显著地提高。Fiat最早开始开展激光熔覆阀座、阀柄、铝合金汽缸体工业应用的试验研究。


为减轻摩托车重量,国外已成功地使用增强铝合金取代铁子减油缸。这种油缸具有极佳的耐温、耐磨、耐冲击等性能,能承受摩托车减振器极苛刻的往复运动负荷。而且重量减轻了2/3,使用寿命提高了3~5倍。



目前,我国在对激光熔覆材料、工艺及相关技术问题进行深入分析研究的基础上,成功的将该项技术应用到新型复合模具的快速制造、在线模具的表面改性、失效模具的修复和报废模具的翻新利用等领域。