【機(jī)床商務(wù)網(wǎng)欄目 科技動態(tài)】有保障地制造含有14%～22%鉻和1%以上碳素的鋼質(zhì)薄壁切削刀具還是屬于一種新的應(yīng)用。在這里，由于部件質(zhì)量過低，同時部件具有馬氏體起始溫點為室溫附近和結(jié)束溫點為-10℃左右的材質(zhì)特性，而在該溫度點上方可達(dá)到目標(biāo)硬度，因此采用傳統(tǒng)激光硬化處理工藝還無法確保實現(xiàn)自淬火的質(zhì)量。
 

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

　　高質(zhì)量的激光硬化處理以鋼材的品種為基礎(chǔ)，自主分析合金成分并確定所獲得的調(diào)質(zhì)狀態(tài)。根據(jù)用戶的硬化處理任務(wù)要求，制訂出一個內(nèi)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(zhì)量保證包含授權(quán)一家合作單位采用實驗室質(zhì)量鑒定等所有技術(shù)手段來確定加工結(jié)果，并通過金相打磨方法對結(jié)果進(jìn)行驗證。
 

　　圖1  螺桿的封邊調(diào)質(zhì)也屬于激光硬化處理的應(yīng)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(jìn)行針對工作任務(wù)和終質(zhì)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(chǎn)品的研發(fā)上發(fā)揮出作用，例如對刀具穩(wěn)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(jié)束，方可開始接受用戶對部件進(jìn)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(jìn)給量來對刀具進(jìn)行調(diào)質(zhì)，以達(dá)到相同的質(zhì)量水平。
 

　　由于LHW公司采用機(jī)器人來實施激光硬化處理工作，因此激光硬化處理的應(yīng)用就顯得非常靈活。它在設(shè)備部件或組件調(diào)質(zhì)上只需做少量的準(zhǔn)備工作，即可開始激光硬化處理，與所有其他激光應(yīng)用方式一樣，這種硬化處理方法也同樣。這種工藝技術(shù)在應(yīng)用上表現(xiàn)為快捷、省錢、不依賴于任何形式、可加裝性強(qiáng)、效率高且安全性好。一旦任務(wù)商議妥當(dāng)，在24～36?h之內(nèi)即可完成對一個單件的加工。在委托硬化處理加工服務(wù)方面，標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的日常加工任務(wù)便是對從尺寸變化小的精密部件，一直到大型泵的機(jī)殼、鋼繩滑輪和數(shù)百公斤重的大型凹模進(jìn)行加工。在高質(zhì)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(jié)省材料，應(yīng)用了諸如切割和無質(zhì)量結(jié)構(gòu)穩(wěn)定劑等功能層級。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定劑為強(qiáng)度較大的激光軌跡，它可以在部件內(nèi)產(chǎn)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(shè)計理念和FEM分析上。目前，這種成果還只限于個別應(yīng)用場合和研究范疇，尚未進(jìn)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(shè)備上的切割刀具可通過高質(zhì)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(shè)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(fù)如此。配制香腸原料的刀具在運行時的圓周速度可以達(dá)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(zhì)刀具本體變得穩(wěn)定和堅硬，從而降低刀具破損的概率。試驗結(jié)果表明，經(jīng)過激光淬火的切刀在振動量和振動持續(xù)時間上都要比整體淬火或未經(jīng)淬火的刀具強(qiáng)很多。
 

　　功能性硬度處理超過DIN標(biāo)準(zhǔn)要求
 

　　與DIN標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行功能性的淬火和調(diào)質(zhì)。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(hù)作用。按照DIN標(biāo)準(zhǔn)要求，套筒要接受較軟的調(diào)質(zhì)，以便能夠承受住沖擊力。這種大的載荷力可由處于軟質(zhì)狀態(tài)的整體刀具本體來抵御，并阻止刀具完全損壞以造成設(shè)備損傷和材料損失。
 

　　刀具不再符合DIN的規(guī)定，但它在功能上超越了目前的技術(shù)現(xiàn)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(fā)出了沿著激光痕跡進(jìn)行的即刻后冷卻。由此成功地達(dá)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(biāo)，以確保實現(xiàn)良好的硬化處理結(jié)果。通過這種方式，可以對壁厚只有1.5?mm的板材進(jìn)行良好的硬化處理。

    （原標(biāo)題：激光硬化處理達(dá)到新質(zhì)量）