專利名稱：寬帶激光強化處理張力輪表面的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種表面熱處理方法，具體是指用于對張力輪的工作表面進行強化處理的一種寬帶激光強化處理張力輪表面的方法。
背景技術(shù)：
張力輪是鋼絲繩捻制設(shè)備中提供阻尼，張緊鋼絲或繩股的重要部件，是直徑為800 毫米 1600毫米，厚度為500毫米 800毫米左右的45#鋼鋼鑄輪；張力輪在工作中要承受很大的拉力，要求其工作表面具備很高的耐磨性能，通常是通過對張力輪的工作表面進行淬火硬化處理以提高硬度來實現(xiàn)耐磨性。由于張力輪的形體龐大，現(xiàn)有技術(shù)采用火焰淬火的方式對其表面進行淬火硬化處理，即，將張力輪夾持在旋轉(zhuǎn)機床上旋轉(zhuǎn)，用焰炬將其轉(zhuǎn)動的表面加熱至淬火臨界溫度，再噴射冷卻水進行速冷的動態(tài)連續(xù)淬火工藝；火焰淬火由于受火焰溫度、升溫時間、冷卻水水量、水壓、水溫、環(huán)境溫度等影響，致使淬火后的表面硬度偏低，僅為HRC42 HRC48，整個表面的硬度和硬化層厚度不均勻，品質(zhì)不良且難以一致，且處理工時長、效率低繼而導(dǎo)致加工成本高；此外，四處飛濺的冷卻水使加工環(huán)境浸濕惡劣； 因此，現(xiàn)有技術(shù)存在硬度低、品質(zhì)差、效率低、成本高、環(huán)境惡劣的問題與不足。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題與不足，本發(fā)明采用在張力輪需硬化處理加工的表面涂覆一層吸光涂層，將張力輪夾持在車床的卡盤上作勻速旋轉(zhuǎn)，將寬帶激光機的寬帶激光聚焦光頭夾持在車床的中拖板上，由車床的大拖板經(jīng)中拖板帶動寬帶激光頭沿與車床主軸軸線平行的方向作比例同步的平行移動，用寬帶激光機發(fā)出的寬帶激光束輻射張力輪涂覆有吸光涂層的表面，使張力輪的鋼鐵表面瞬間達到淬火臨界溫度，利用室溫空氣和金屬的熱傳導(dǎo)驟冷實現(xiàn)淬火，而無需噴射任何液體冷卻介質(zhì)的技術(shù)方案，提供一種寬帶激光強化處理張力輪表面的方法，旨在利用寬帶激光束輻射升溫快、熱影響區(qū)域小、抗外界干擾強、穩(wěn)定可靠的特性，使張力輪的表面強化處理，達到硬度高、品質(zhì)優(yōu)、效率高、成本低、環(huán)境清潔的目的。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種寬帶激光強化處理張力輪表面的方法，包括噴涂吸光涂層、激光輻射淬火，其中所述的噴涂吸光涂層為，先對張力輪的待淬火的表面進行除銹去污，再用無水乙醇擦拭干凈；然后用噴槍將吸光劑均勻地噴涂在張力輪的表面上， 干燥后吸光劑在張力輪的待淬火的表面上形成一層黑色的吸光涂層，所述吸光涂層厚度為 30 40微米，獲得涂層工件；所述的激光輻射淬火為，將所述涂層工件夾持在車床主軸的卡盤上，將寬帶激光機的寬帶激光聚焦光頭夾持在車床的中拖板上，寬帶激光機為(X)2激光機，功率3. 2 3. 6kW，矩形焦點光斑為10毫米X 2毫米，調(diào)整寬帶激光束矩形焦點光斑與涂層工件的涂層面正交，矩形焦點光斑的長邊與涂層工件的軸線平行；啟動車床帶動涂層工件作勻速旋轉(zhuǎn)，涂層工件的涂層面圓周旋轉(zhuǎn)的線速度為1. 2米/分鐘 1. 6米/分鐘，掛上大拖板的平行進給，進給速度為9. 8毫米/周，同時啟動寬帶激光機，寬帶激光束對涂層工件的涂層面進行輻射淬火，寬帶激光束的矩形焦點光斑在涂層工件的涂層面上形成無縫、螺旋線形的輻射加工軌跡；之后，用砂布對淬火面進行拋光即可；所述進給速度為，車床主軸每旋轉(zhuǎn)一周大拖板所行進的距離；所述吸光劑為，由氮化鈦(粉體)、二氧化硅(粉體)、三氧化二鋁(粉體)、漆片，用無水乙醇作溶劑經(jīng)攪拌制得的混合液體。工作原理及有益效果寬帶激光束的矩形焦點光斑輻射在所述涂層工件的涂層面上，吸光涂層有利于鋼鐵載體表面對激光能量的吸收，使得張力輪的鋼鐵表面瞬間達到淬火臨界溫度，由于張力輪的形體龐大，利用寬帶激光束輻射升溫快、熱影響區(qū)域小，以及室溫空氣和張力輪自身鋼鐵的熱傳遞形成的驟冷即可實現(xiàn)淬火，而無需噴射任何液體冷卻介質(zhì)冷卻降溫，因此避免了現(xiàn)有技術(shù)火焰淬火的弊端，此外，激光束輻射淬火抗外界空氣擾動即風(fēng)的干擾強，不受環(huán)境溫度影響，穩(wěn)定可靠。上述，本發(fā)明采用在張力輪需硬化處理加工的表面涂覆一層吸光涂層，將張力輪夾持在車床的卡盤上作勻速旋轉(zhuǎn)，將寬帶激光機的寬帶激光頭夾持在車床的中拖板上，由車床的大拖板經(jīng)中拖板帶動寬帶激光頭沿與車床主軸軸線平行的方向作比例同步的平行移動，用寬帶激光機發(fā)出的寬帶激光束輻射張力輪涂覆有吸光涂層的表面，使張力輪的鋼鐵表面瞬間達到淬火臨界溫度，利用室溫空氣和金屬的熱傳導(dǎo)驟冷實現(xiàn)淬火，而無需噴射任何液體冷卻介質(zhì)的技術(shù)方案，克服了現(xiàn)有技術(shù)存在硬度低、品質(zhì)差、效率低、成本高、環(huán)境惡劣的問題與不足，所提供的一種寬帶激光強化處理張力輪表面的方法，利用寬帶激光束輻射升溫快、熱影響區(qū)域小、抗外界干擾強、穩(wěn)定可靠的特性，使張力輪的表面強化處理，達到了硬度高、品質(zhì)優(yōu)、效率高、成本低、環(huán)境清潔的目的。實施例說明以下通過具體實施例對本發(fā)明的一種寬帶激光強化處理張力輪表面的方法作進一步詳細說明，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以參照實施例的方法實現(xiàn)對張力輪的工作表面進行淬火強化處理，但不應(yīng)理解為對本發(fā)明的任何限制。
具體實施例方式本發(fā)明的一種寬帶激光強化處理張力輪表面的方法，包括噴涂吸光涂層、激光輻射淬火，其中所述的噴涂吸光涂層為，先對張力輪的待淬火的表面進行除銹去污，再用無水乙醇擦拭干凈；然后用噴槍將吸光劑均勻地噴涂在張力輪的表面上，干燥后吸光劑在張力輪的待淬火的表面上形成一層黑色的吸光涂層，所述吸光涂層厚度為30 40微米，獲得涂層工件；所述的激光輻射淬火為，將所述涂層工件夾持在車床主軸的卡盤上，將寬帶激光機的寬帶激光聚焦光頭夾持在車床的中拖板上，寬帶激光機為(X)2激光機，功率3. 2 3. 6kW，矩形焦點光斑為10毫米X 2毫米，調(diào)整寬帶激光束矩形焦點光斑與涂層工件的涂層面正交，矩形焦點光斑的長邊與涂層工件的軸線平行；啟動車床帶動涂層工件作勻速旋轉(zhuǎn)，涂層工件的涂層面圓周旋轉(zhuǎn)的線速度為1. 2米/分鐘 1. 6米/分鐘，掛上大拖板的平行進給，進給速度為9. 8毫米/周，同時啟動寬帶激光機，寬帶激光束對涂層工件的涂層面進行輻射淬火，寬帶激光束的矩形焦點光斑在涂層工件的涂層面上形成無縫、螺旋線形的輻射加工軌跡；之后，用砂布對淬火面進行拋光即可；所述進給速度為，車床主軸每旋轉(zhuǎn)一周大拖板所行進的距離；所述吸光劑為，由氮化鈦(粉體)、二氧化硅(粉體)、三氧化二鋁(粉體)、漆片，用無水乙醇作溶劑經(jīng)攪拌制得的混合液體。工作原理及有益效果寬帶激光束的矩形焦點光斑輻射在所述涂層工件的涂層面上，吸光涂層有利于鋼鐵載體表面對激光能量的吸收，使得張力輪的鋼鐵表面瞬間達到淬火臨界溫度，由于張力輪的形體龐大，利用寬帶激光束輻射升溫快、熱影響區(qū)域小，以及室溫空氣和張力輪自身鋼鐵的熱傳遞形成的驟冷即可實現(xiàn)淬火，而無需噴射任何液體冷卻介質(zhì)冷卻降溫，因此避免了現(xiàn)有技術(shù)火焰淬火的弊端，此外，激光束輻射淬火抗外界空氣擾動即風(fēng)的干擾強，不受環(huán)境溫度影響，穩(wěn)定可靠。試驗數(shù)據(jù)測試樣品采用本發(fā)明處理的張力輪，材料45#鑄鋼，數(shù)量3件；表面硬度測試測試儀器洛氏硬度計；測試方法150Kg載荷和鉆石錐壓入器壓入測試樣品的被測表面，讀出表面硬度數(shù)據(jù)，測點，5個/件；表面硬度HRC58 HRC62 ；表面硬度差< HRC2 ；剖面晶相測定硬化層厚度0. 8 1.2毫米。本發(fā)明所需工時為現(xiàn)有技術(shù)的一半，即處理效率提高了一倍；用本發(fā)明處理的張力輪的使用壽命，比現(xiàn)有技術(shù)提高了 2 3倍。
權(quán)利要求
1. 一種寬帶激光強化處理張力輪表面的方法，其特征在于包括噴涂吸光涂層、激光輻射淬火，所述的噴涂吸光涂層為，先對張力輪的待淬火的表面進行除銹去污，再用無水乙醇擦拭干凈；然后用噴槍將吸光劑均勻地噴涂在張力輪的表面上，干燥后吸光劑在張力輪的待淬火的表面上形成一層黑色的吸光涂層，所述吸光涂層厚度為30 40微米，獲得涂層工件；所述的激光輻射淬火為，將所述涂層工件夾持在車床主軸的卡盤上，將寬帶激光機的寬帶激光聚焦光頭夾持在車床的中拖板上，寬帶激光機為(X)2激光機，功率3. 2 3. 6kff,矩形焦點光斑為10毫米X2毫米，調(diào)整寬帶激光束矩形焦點光斑與涂層工件的涂層面正交， 矩形焦點光斑的長邊與涂層工件的軸線平行；啟動車床帶動涂層工件作勻速旋轉(zhuǎn)，涂層工件的涂層面圓周旋轉(zhuǎn)的線速度為1. 2米/分鐘 1. 6米/分鐘，掛上大拖板的平行進給，進給速度為9. 8毫米/周，同時啟動寬帶激光機，寬帶激光束對涂層工件的涂層面進行輻射淬火，寬帶激光束的矩形焦點光斑在涂層工件的涂層面上形成無縫、螺旋線形的輻射加工軌跡；之后，用砂布對淬火面進行拋光即可。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種寬帶激光強化處理張力輪表面的方法，包括噴涂吸光涂層、激光輻射淬火。本發(fā)明采用在張力輪需硬化處理加工的表面涂覆一層吸光涂層，將張力輪夾持在車床上作勻速旋轉(zhuǎn)，將寬帶激光機的寬帶激光頭夾持在車床的中拖板上，由車床的大拖板帶動沿與車床主軸軸線平行的方向作比例同步的平行移動，用寬帶激光束輻射張力輪涂覆有吸光涂層的表面，使張力輪的鋼鐵表面瞬間達到淬火臨界溫度，利用室溫空氣和金屬的熱傳導(dǎo)驟冷實現(xiàn)淬火，而無需噴射任何液體冷卻介質(zhì)的技術(shù)方案，克服了現(xiàn)有技術(shù)存在硬度低、品質(zhì)差、效率低、成本高、環(huán)境惡劣的問題與不足，使張力輪的表面強化處理，達到了硬度高、品質(zhì)優(yōu)、效率高、成本低、環(huán)境清潔的目的。
文檔編號C21D1/09GK102424897SQ201110383948
公開日2012年4月25日 申請日期2011年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月19日
發(fā)明者王永新, 陳中強 申請人:寧?？h盛源激光科技有限公司