レーザー硬化プロセス: 相変態、溶融、衝撃硬化の説明

レーザー硬化は、製造におけるレーザー技術の新しい用途の 1 つです。レーザー光線を使用して金属加工物の表面を局所的かつ急速に加熱することで、表面硬度、耐摩耗性、耐食性がさまざまな程度に向上し、耐用年数が延長されます。理論的根拠はレーザー放射と材料 - の間の相互作用であり、具体的な結果はレーザー出力、エネルギー密度、露光時間の 3 つの要素によって決まります。

冶金学的メカニズムとその工業的精度の完全な概要については、ガイドを参照してください。レーザー表面硬化の説明.

レーザー エネルギーがどのように伝達および吸収されるかに応じて、レーザー硬化は 3 つの異なるプロセスに分類されます。

1. 相変態硬化

レーザーはワークピースの表面をスキャンし、臨界温度を超えて急速に加熱します。ビームが進むと、冷たい基板がほぼ瞬時に熱を伝導してそのゾーンを焼き入れし、マルテンサイトまたはベイナイト変態を引き起こします。これは最も広く使用されているプロセスであり、部品の化学的性質を変えることなく、正確に制御された硬化層を実現します。

2. 溶融凝固硬化

エネルギー密度が高くなると、表面層が溶けてから非常に急速に再凝固します。{0}}結果として得られる微細で均質な構造により、固体状態の変態のみと比較して硬度が向上し、耐食性が向上します。-

3. 衝撃硬化

強力な短いレーザー パルスが衝撃波を生成し、塑性変形を通じて表面を加工硬化します。{0}このプロセスにより圧縮残留応力が導入され、耐疲労性の向上に特に役立ちます。

3 つのプロセスは相互に排他的ではありません - それらの違いは主にレーザー出力とエネルギー密度であり、材料と必要な硬化深さに合わせて調整できます。

レーザー硬化は、従来の熱処理が困難な次の 7 つのシナリオで特に効果的です。

1. 熱処理炉に入れるのが難しい大型ワーク。
2. 溝、穴、エッジなどの局所的な表面のみの処理が必要な部品。
3. 従来の熱処理では加工が困難な部品。
4. 熱処理歪みを厳しく制限した精密部品です。
5. 鋳鉄ワークの表面硬化。
6. 従来の熱処理ではクラックが発生しやすい部品。
7. 従来の熱処理では必要な硬度に達しない部品。

高速かつ非接触のプロセスであるレーザー硬化には外部焼入れ剤が必要なく、ワークピースの歪みが最小限に抑えられ、冷却サイクルが高速になります。-火炎硬化や浸炭と比較して、高密度レーザー加熱を使用するため、必要な手順が少なく、より高速に実行できます。-硬化層は均一であり、硬度は通常、従来の硬化よりも 15 ～ 20% 高くなります。加熱の深さと軌道は制御が簡単で、調整も簡単で、自動化に非常に適しています。

King's Laser RS-LQM-R3000 3000W レーザー硬化機

レーザー表面硬化は、その優れた熱処理性能により、金型、機械製造、石油、化学工業、軽工業、金物工具、自動車部品などの分野で広く使用されています。その中でも、金属合金は業界で最も広く使用されている材料であり、レーザー熱処理によって複雑な微細構造を制御して機械的、物理的、化学的特性を変化させ、さまざまな性能を実現できます。代表的なワークピースには、金型、ギア、シャフト、ねじ山、ガイド レール、シリンダー ライナー、重要な軍事製品などが含まれます。

金型のレーザー硬化

リングギヤのレーザー焼入れ

シリンダーライナーのレーザー焼入れ

レーザー硬化は、出力、エネルギー密度、照射時間を調整することで選択される 3 つのメカニズム -、相変態、溶融凝固、-、衝撃 -) を通じて表面強化を実現します。これらのプロセスを高周波、火炎、浸炭法と定量的に比較するには、ガイドを参照してください。レーザー表面硬化の利点。量産対応の自動化システムについては、King's Laser RS-LQM-R3000 3000W ファイバー レーザー硬化機を検討してください。-