一种减小及补偿变形的激光淬火方法技术

本发明专利技术公开了一种减小及补偿变形的激光淬火方法，包括以下步骤：S1：对称布置用于激光淬火的激光加工头；S2：利用激光加工头对试验件进行对称淬火，以得到试验件的变形规律，其中试验件与待进行激光淬火的工件两者的材料、形状均相同，工件呈对称形状；S3：根据变形规律，对工件进行反向预先变形处理；S4：进一步利用激光加工头对工件进行对称淬火。本发明专利技术通过对称淬火，热量对称输入工件，使工件表面产生的热应力在对称方向上相互抵消，从而减少工件的变形；此外利用变形规律对工件进行反向预先变形处理，实现对工件的补偿变形；本发明专利技术能够使得工件变形量达到要求，从而扩大激光淬火的应用场合。应用场合。应用场合。

【技术实现步骤摘要】
一种减小及补偿变形的激光淬火方法


[0001]本专利技术涉及机械加工
，具体为一种减小及补偿变形的激光淬火方法。

技术介绍

[0002]激光表面淬火是高能激光束照射到工件表面，使表层温度迅速升高至相变点之上(低于熔点)，由于金属良好的导热性，当激光束移开后，通过工件快速的自激冷却，材料表层组织由奥氏体转变为马氏体，实现材料的相变硬化。
[0003]激光表面淬火具有以下主要特点：材料高速加热和高速冷却，加热速度可达104
‑
109℃/s，冷却速度大于104℃/s；激光表面淬火件的硬度高，通常比常规淬火高5％～10％，淬火组织细小，硬化层深度约为0.2～1.5mm；由于加热和冷却速度快，热影响区小，对基材的性能及尺寸影响小；易于实现局部、非接触式处理，特别适于复杂精密零件的硬化加工；生产效率高，易实现自动化操作，无需冷却介质，对环境无污染。
[0004]由于激光淬火的诸多技术优势，激光淬火应用越来越广泛，同常规淬火相比，激光淬火变形很小且硬度高，但是对于一些精密工件和变形要求高的工件，也会有一点微小变形，就达不到要求了，特别是对于圆形轮状、环状、管状或者板状等呈对称形状的单薄的工件，淬火变形量往往超标，从而限制了激光淬火的应用场合。

技术实现思路

[0005](一)解决的技术问题
[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种减小及补偿变形的激光淬火方法，能够解决上述技术问题。
[0007](二)技术方案
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种减小及补偿变形的激光淬火方法，包括以下步骤：
[0009]S1：对称布置用于激光淬火的激光加工头；
[0010]S2：利用激光加工头对试验件进行对称淬火，以得到试验件的变形规律，其中试验件与待进行激光淬火的工件两者的材料、形状均相同，工件呈对称形状；
[0011]S3：根据变形规律，对工件进行反向预先变形处理；
[0012]S4：进一步利用激光加工头对工件进行对称淬火。
[0013]优选的，在对称淬火过程中，控制各个激光加工头同时输出激光。
[0014]优选的，变形规律包括试验件经对称淬火后的变形部位、变形方向以及变形尺寸。
[0015]优选的，步骤S3具体为：在工件对应变形部位的位置处，在变形方向相反的方向上预留与变形尺寸相同的尺寸。
[0016]优选的，激光加工头的数量为两个。
[0017]优选的，两个激光加工头呈180度的对称布置。
[0018]优选的，激光加工头的数量为四个。
[0019]优选的，四个激光加工头呈十字型对称布置。
[0020]优选的，工件具体呈对称的圆形轮状、环状、管状或者板状。
[0021](三)有益效果
[0022]与现有技术相比，本专利技术提供了一种减小及补偿变形的激光淬火方法，具备以下有益效果：(1)通过对称淬火，热量对称输入工件，使工件表面产生的热应力在对称方向上相互抵消，从而减少工件的变形，甚至不变形；(2)此外通过对试验件进行对称淬火，能够得到试验件的变形规律，进一步利用变形规律对工件进行反向预先变形处理，最后对工件进行对称淬火，使得工件的淬火变形和预先变形两者相互抵消，减小变形量，即实现补偿变形；本专利技术能够使得工件变形量达到要求，从而扩大激光淬火的应用场合。
附图说明
[0023]图1为本专利技术一种减小及补偿变形的激光淬火方法的步骤流程图；
[0024]图2为本专利技术一种减小及补偿变形的激光淬火方法中对称布置的两个激光加工头所发出的激光束与呈板状的工件的结构示意图；
[0025]图3为本专利技术一种减小及补偿变形的激光淬火方法中对称布置的四个激光加工头所发出的激光束与呈管状的工件的结构示意图。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]本专利技术提供一种减小及补偿变形的激光淬火方法，包括以下步骤：
[0028]S1：对称布置用于激光淬火的激光加工头。
[0029]根据工件的尺寸及形状，选取合适的角度，对称布置激光加工头，比如按180度或者120度或者90度甚至更少。例如，请参阅图2，激光加工头的数量为两个，两个激光加工头呈180度的对称布置；请参阅图3，激光加工头的数量为四个，四个激光加工头呈十字型对称布置。当然，激光加工头的数量也可设为其他，各个激光加工头也可根据工件采用其他对称布置方式，此处不作过多限制。
[0030]S2：利用激光加工头对试验件进行对称淬火，以得到试验件的变形规律，其中试验件与待进行激光淬火的工件两者的材料、形状均相同，工件呈对称形状。
[0031]工件具体可呈对称的圆形轮状、环状、管状或者板状等形状，此处不作过多限制。在对称淬火过程中，工件回转，控制上述呈对称布置的各个激光加工头同时输出激光，扫描试验件(工件)的表面，达到表面淬火效果。
[0032]激光表面淬火后工件产生的变形，主要原因是由于淬火时形成内应力。根据淬火内应力形成的原因不同，可分热应力与组织应力两种。工件在加热和(或)冷却时，由于不同部位存在着温度差别，从而导致热胀和(或)冷缩不一致所引起的应力称为热应力。热应力引起工件变形特点时：使平面变为凸面，直角变钝角，长的方向变短，短的方向增长，最终趋势是使工件趋于球形。钢中奥氏体比体积最小，奥氏体转变为其他各种组织时比体积都会
增大，使钢的体积膨胀；工件淬火时各部位马氏体转变
‑
先后不一致，因而体积膨胀不均匀。这种由于热处理过程中各部位冷速的差异使工件各部位相转变的不同时性所引起的应力，称为相变应力(组织应力)。
[0033]组织应力引起工件变形的特点却与此相反：使平面变为凹面，直角变为钝角，长的方向变长，短的方向缩短，最终趋势是使尖角趋向于突出。工件的变形是热应力与组织应力综合的结果，但热应力与组织应力方向恰好相反，如果热处理适当，它们可部分相互抵消，使残余应力减小，但是当残余应力超过钢的屈服强度时，工件就发生变形。
[0034]本专利技术通过对称淬火，热量对称输入工件(试验件)，使工件表面产生的热应力在对称方向上相互抵消，从而减少工件的变形，甚至不变形。
[0035]此外，该步骤S2通过对试验件进行对称淬火，以得到试验件的变形规律，使得工件的变形呈现一致性，即得到下一步尺寸补偿的关键数据，具体的，变形规律包括试验件经对称淬火后的变形部位、变形方向以及变形尺寸。
[0036]S3：根据变形规律，对工件进行反向预先变形处理。
[0037]该步骤S3具体为：在工件对应变形部位的位置处，在变形方向相反的方向上预留与变形尺寸相同的尺寸。例如，通过对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种减小及补偿变形的激光淬火方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：对称布置用于激光淬火的激光加工头；S2：利用所述激光加工头对试验件进行对称淬火，以得到所述试验件的变形规律，其中所述试验件与待进行激光淬火的工件两者的材料、形状均相同，所述工件呈对称形状；S3：根据所述变形规律，对所述工件进行反向预先变形处理；S4：进一步利用所述激光加工头对所述工件进行对称淬火。2.根据权利要求1所述的减小及补偿变形的激光淬火方法，其特征在于：在所述对称淬火过程中，控制各个所述激光加工头同时输出激光。3.根据权利要求1所述的减小及补偿变形的激光淬火方法，其特征在于：所述变形规律包括所述试验件经所述对称淬火后的变形部位、变形方向以及变形尺寸。4.根据权利要求3所述的减小及补偿...

【专利技术属性】
技术研发人员：张红亮，邱锦鸿，
申请(专利权)人：广州泰格激光技术有限公司，
类型：发明
国别省市：