Analise van materiaaltipes en eienskappe geskik vir laserblustegnologie

I. Ysterhoudende metaalmateriale (tans die mees algemene toepassing)

1. Medium en hoë koolstofstaal (koolstofinhoud 0.3% ~ 0.8%), tipiese materiale:

45 staal (hoëgehalte medium-koolstof strukturele staal), aangewys as S45C in JIS-standaarde, ASTM 1045/080M46, en DIN C45, is 'n premium koolstof strukturele staal met die volgende chemiese samestelling: 0.42-0.50% koolstof (C), 0.17-0.37% silikon (Si), 0.50-0.80% mangaan (Mn), en ≤0.25% chroom (Cr). Hierdie veelsydige materiaal toon uitstekende koue/warm werkbaarheid, superieure meganiese eienskappe, koste-effektiwiteit en wye beskikbaarheid, wat dit wyd gebruik maak in industriële toepassings. Die primêre beperking daarvan lê egter in lae verhardbaarheid, wat dit ongeskik maak vir die vervaardiging van komponente wat groot deursnee-afmetings of hoë presisiestandaarde vereis.

T8 staal: 'n Eutektoïede koolstofgereedskapstaal wat hoë hardheid en slytasieweerstand toon na blus en tempering, hoewel dit beperkings het, insluitend lae warm verhardbaarheid, swak verhardbaarheid en vatbaarheid vir oorverhittingsvervorming tydens bewerking. Hierdie materiaal voldoen aan die GB/T 1298-reeksstandaarde, wat 'n koolstofinhoud tussen 0,75% en 0,84% bevat, wat dit geskik maak vir die vervaardiging van eenvoudige koudvormige matryse en snygereedskap. Die blusproses vereis waterverkoeling teen 780-800 ℃°C, terwyl tempering bo 250 ℃°C dimensionele stabiliteit verseker. Dit word egter nie aanbeveel vir toepassings wat impaklasweerstand vereis nie.

65Mn Staal: 'n Veerstaalproduk met hoë sterkte na hittebehandeling en koue trekverharding, wat goeie buigsaamheid en plastisiteit bied. Onder identiese oppervlaktoestande en volle verharding, stem die moegheidslimiet ooreen met dié van vyfkleur-legeringsvere. As gevolg van swak verhardbaarheid word dit egter hoofsaaklik gebruik vir klein vere soos drukverstellende/spoedregulerende vere, kragmetingsvere, algemene meganiese sirkelvormige/reghoekige heliese vere, of draadgetrekte staalvere vir klein masjinerie. Verhardingseffek: Oppervlakhardheid bereik 55-65 HRC met 'n verharde laagdiepte van 0.2~1.5 mm, met 'n eenvormige martensitiese struktuur en aansienlik verbeterde slytasieweerstand (bv. 45-staal se slytasieleeftyd neem 4-6 keer toe na blus). Geskik vir ratte, penne en askomponente. Meganisme: Voldoende koolstofinhoud vorm oorvloedige martensiet, wat volledige austenitisering ondergaan tydens vinnige laserverhitting en volle fasetransformasie bereik deur selfverkoelende blus.

2. Legeringstaalstrukture (voeg Cr, Ni, Mo en ander elemente by), tipiese materiale:

40Cr: (40Cr val onder die kategorie "legeringstaal" soos gedefinieer in GB3077. Hierdie staal bevat 0.37%-0.44% koolstof, effens laer as 45-staal, met vergelykbare Si- en Mn-inhoud. Dit bevat 0.80%-1.10% Cr. In warmgewalste toepassings is hierdie 1% Cr-inhoud in wese oneffektief, aangesien beide grade soortgelyke meganiese eienskappe toon. Aangesien 40Cr ongeveer die helfte soveel as 45-staal kos, lei ekonomiese oorwegings dikwels tot die gebruik van 45-staal waar moontlik.)

35CrMo: 35CrMo is 'n spesifikasiekode vir allooi-strukturele staal (allooi-gebluste en getemperde staal), wat ooreenstem met die Duitse standaard 1.7220, Britse standaard 708A37, Franse standaard 35CD4, ens., met voldoening aan GB/T 3077-2015. Dit het 'n koolstofekwivalent van 0.72%, swak sweisbaarheid wat voorverhittingsmaatreëls vereis. Hierdie staal vertoon hoë statiese sterkte en impaksterkte, met treksterkte ≥985MPa en vloeigrens ≥835MPa, wat langtermyn-bedryfstemperature tot 500℃ kan weerstaan. Dit is geskik vir die vervaardiging van hoë-belaste meganiese komponente soos ratkaste, krukasse, verbindingsstange en stoomturbine-spindels in rolfabrieke.

20CrMnTi: 'n Gekarburiseerde staal met 'n koolstofinhoud van 0.17%-0.24%, wat algemeen in motorvervaardiging vir transmissieratte gebruik word. As 'n medium-verhardende gekarburiseerde staal (Cr-Mn-Ti), toon dit uitsonderlike verhardbaarheid terwyl dit hoë lae-temperatuur-impaksterkte handhaaf. Spesifiek ontwerp vir oppervlakkarburisasieverharding, vertoon hierdie staal uitstekende bewerkbaarheid met minimale vervorming en uitstekende moegheidsweerstand. Die primêre toepassings daarvan sluit in die vervaardiging van askomponente, suieronderdele en gespesialiseerde komponente vir motors en vliegtuie.

Blus-effek: Hardheid kan 60~70 HRC bereik, verharde laagdiepte 0.3~2 mm, legeringselemente verbeter die verhardbaarheid en korrosieweerstand (soos 35CrMo-rat na blus, moegheidssterkte verhoog met 30%).

Let wel: Die hoë allooi-inhoud kan die laser-absorpsietempo verminder, daarom is dit nodig om die energie-absorpsie-doeltreffendheid te verbeter deur middel van swartmaakbehandeling (soos fosfatering en bedekking).

3. Gietyster (grys gietyster, rekbare gietyster), tipiese materiale:

HT300: is 'n perliet-tipe hoësterkte grys gietyster, implementeer die nasionale standaard GB 9439-88, die naam "HT" verteenwoordig grys gietyster, "300" dui aan dat die minimum treksterkte van 'n toetsstaaf met 'n deursnee van 30 mm 300 MPa is.

QT600-3: QT600-3 is 'n pêrelagtige duktiele yster met 'n medium en hoë sterkte, medium taaiheid en plastisiteit, hoë omvattende werkverrigting, goeie slytasieweerstand en vibrasiedemping, en goeie gietproses-eienskappe. Dit kan sy eienskappe verander deur verskeie hittebehandelings.

Blus-effek: Die oppervlakhardheid kan 45~55 HRC bereik, die verharde laagdiepte 0.1~0.8 mm, en die martensiet + residuele austenietstruktuur word rondom die grafietfase gevorm, wat die vermoë van anti-slyp verbeter (byvoorbeeld, die wrywingskoëffisiënt van die masjiengereedskap se geleier na blus word met 20% verminder).

II. Nie-ysterhoudende metale en hul legerings (opkomende toepassingsvelde)

1. Titaniumlegering (Ti-6Al-4V, ens.)

Titaniumlegering verwys na 'n verskeidenheid legerings wat met titanium en ander metale gemaak is. Titanium is 'n belangrike strukturele metaal wat in die 1950's ontwikkel is, met sy sterkte, korrosiebestandheid en hoë hittebestandheid.

Verhardingseienskappe: Die laserverhitting bevorder die vorming van oorversadigde martensiet op die oppervlak, en die hardheid word verhoog van 300 HV tot 500~600 HV, terwyl goeie taaiheid gehandhaaf word (geskik vir die versterking van vliegtuigmotorlemme).

  Tegniese moeilikheid: Titaniumlegering het hoë laserreflektiwiteit (ongeveer 70%), daarom moet oppervlakvoorbehandeling (soos sandblaas) of ultravioletlaser (golflengte 355 nm, reflektiwiteit onder 30%) gebruik word.

2. Aluminiumlegering (2xxx-reeks, 7xxx-reeks)

Dit is 'n aluminium-gebaseerde allooimateriaal wat bygevoegde elemente soos koper, silikon, magnesium, sink en mangaan bevat. Deur elementverhoudingsaanpassings vorm dit die 1XXX tot 8XXX-reeks wat industriële suiwer aluminium en aluminium-koper-allooie dek. Die toestandskodestelsel is gebaseer op vyf fundamentele toestande, insluitend F (vrye bewerking) en O (uitgloeiing), met gedetailleerde kodes soos T6 wat presiese beheer van sterkte en korrosiebestandheidseienskappe moontlik maak.

Blusmeganisme: Die versterking van die vaste oplossing word bereik deur vinnige verhitting van die laser, en die metastabiele neerslagfase word gevorm na selfverkoeling (byvoorbeeld, die hardheid van die 7075 aluminiumlegering neem toe van 150 HV tot 220 HV na blus).

Toepassingsbeperkings: Aluminiumlegering het sterk termiese geleidingsvermoë (termiese geleidingsvermoë is ongeveer 200 W/m K), hoëkraglasers (≥2 kW) word benodig om verhittingsdoeltreffendheid te verseker, en dit is maklik om termiese spanningsvervorming te veroorsaak.

3. Tinlegerings (koper, brons)

Dit is 'n legering wat bestaan ​​uit suiwer koper met een of meer bykomende elemente. Toepassings: Oppervlakverharding van slytbestande komponente (bv. laers, kleppe). Na laserblus vorm die oppervlak 'n nanokristallyne struktuur, wat die hardheid met 15% tot 30% verhoog. Die verhittingstemperatuur moet egter beheer word om versagting van die kopermatriks te voorkom.

III. Spesiale Funksionele Materiale

1. Poeiermetallurgiese materiale (bv. yster- en koper-gebaseerde poeiermetallurgiese komponente) Voordele: Die poreuse struktuur kan smeerolie stoor, met die oppervlak wat digter word na laserblus. Hardheid neem toe van 20-30 HRC tot 50-55 HRC, wat hulle geskik maak vir selfsmerende laers.

2. Oppervlakbedekkingsmateriale (bv. termiese spuitbedekkings en bekledingslae) Tipiese toepassings: Na laserblus van WC-Co-bedekkings wat op koolstofstaaloppervlaktes gespuit is, word 'n "martensietmatriks + gesementeerde karbiedfase"-saamgestelde struktuur gevorm, wat 'n hardheid van meer as 1000 HV bereik. Hierdie materiale word in slytasiebestande komponente van mynboumasjinerie gebruik.

IV. Materiale ongeskik vir laserblus

Lae-koolstofstaal (koolstofinhoud As gevolg van onvoldoende koolstofinhoud is die martensitiese transformasie minimaal, wat lei tot swak verhardingseffekte (hardheidstoename

Suiwer austenitiese vlekvrye staal (bv. 316L): Gebrek aan martensitiese transformasievermoë. Laserverhitting veroorsaak slegs werkverharding met beperkte hardheidsverbetering (ongeveer 15% -20%).