I .レーザー熱処理プロセスの概要
レーザー熱処理は、高エネルギー密度レーザービームを使用して材料の表面を急速に加熱して冷却する高度な表面修飾技術である.
コアの原理は、レーザービーム（10までのエネルギー密度、{1}}から100万ワットあたり100万ワットのエネルギー密度）による非常に短い時間で、オーステナイト位相遷移温度の上の材料の表面を加熱し、その後、素材の熱伝導に依存して素早く冷却し、非常に輝くマルテン酸塩構造を形成することです。
この技術には、高精度、低変形、環境保護、省エネの特性があり、自動車製造、機械処理、その他の分野で広く使用されています.
第二に、レーザー熱処理の利点
1.高効率と省エネ：
レーザー加熱速度は非常に印象的で、最大100、000から100万℃、1秒間で100万度であり、冷却速度は同様に印象的で、100秒まで最大100度000程度. .この超高速加熱レートと冷却率は、生産量を大幅に減少させることができます。
同時に、エネルギー消費の観点から、レーザー熱処理は、たとえば、従来の熱処理の1/3から1/5の従来の熱処理.のみです。レーザー熱処理技術を採用した後、大規模な製造企業の実際の生産では、同数の製品数の処理時間が約40％短縮され、エネルギーコストがほぼ60％削減され、エンタープライズのエネルギーが削減されます。
2.高精度と柔軟性：
レーザービームスポットの直径は優れた調整可能性を持ち、Micronレベル.に正確に調整できます。
たとえば、バルブ、ピストンなど、エンジンの内部精度部分について、自動車製造業を例にとって、カビの溝、ギアの歯の表面など、.} .など、レーザー熱処理は重要な部分を正確に強化し、パーツのパフォーマンスと関連性を向上させることができます.
金型製造では、複雑な形状と高精度の要件を備えた金型の場合、レーザー熱処理は、全体的な構造に影響を与えることなくローカルの摩耗性の部品を強化し、カビのサービス寿命を延長することができます.}
3.環境保護と汚染なし：
レーザー熱処理は、廃棄物液の放電を効果的に減らすために、作業プロセスで水、油、その他の冷却媒体を必要としません.
この機能は、緑の製造の要件に完全に並んでおり、従来の熱処理方法での冷却媒体の大規模な使用によって引き起こされる環境汚染と資源廃棄物と比較して、環境への悪影響を減らすのに役立ちます。
4.優れた表面性能：
レーザー熱処理の後、硬化層の硬度は5〜20％増加し、耐摩耗性を3〜5倍増加させ、サービス寿命は.}を3倍以上延長することを意味します。
採掘機械では、レーザー熱処理後のマイニング部品の耐摩耗性が大幅に強化され、機器のメンテナンスコストと交換コストが大幅に削減され、航空宇宙分野の生産効率が大幅に向上し、レーザー熱処理後の重要な部品のサービス寿命は、飛行安全性のためにより信頼できる保証を提供します.
3.業界アプリケーションの例
1.エンジンシリンダーボディ/シリンダーライナー補強
シリンダーの内壁のレーザー消光は、らせん状スキャンによって実行され、硬化層の厚さは0 {. 2〜0.4mmに達し、表面の硬度はHRC20からHRC 60.以上に増加します10の摩耗量、{{5}000}}}} kmは0.054mmから減少します。オーバーホールマイレージは、000 km kmから200、000 kmに拡張されます。
プロセスパラメーター：
- レーザー電源：1.5 kW〜2.5 kW（連続繊維レーザー）
-Scanning速度：10 mm/s〜30 mm/s
- スポット直径：2 mm〜4 mm（エネルギー分布を最適化する長方形のスポット）
-hardening層の深さ：0.2 mm〜0.4 mm（電力と速度を調整することで制御）
- クーリングモード：自己冷却（マトリックスの熱伝導に依存）
たとえば、エンジンブロックは、2 . 0 kWのレーザー出力と15 mm/sのスキャン速度でレーザー熱処理を受けました。
この治療プロセスの後、表面の硬度が大幅に改善され、元のHRC20からかなりのHRC 62.にジャンプすると同時に、エンジンブロックの耐摩耗性が大幅に強化され、.}}}}}}}}}}}}の前に、エンジンブロックがエンジンブロックを伸ばしてエンジンブロックを伸ばし、エンジンの耐えられたエンジンの摩耗を促進します。効率と安定性.
2.自動車型の表面処理
プロセスパラメーター：
- レーザー電源：800 W〜1.5 kW（精密な最先端のパルスレーザー）
- プルス周波数：20 Hz〜50 Hz（対照熱入力）
- 接続率：30％〜50％（均一性を確保するため）
-hardening層の厚さ：0.1 mm〜0.3 mm
ドアスタンピングダイの刃は、1 . 2 kWのレーザーと40％のオーバーラップレートで処理されました。この治療を通じて、刃の硬度は高レベルのHRC58からHRC 62.に達しました
このため、金型のサービス寿命は大幅に拡張されており、元の容量の100、{1}}サイクルから350、000サイクル.この注目すべき改善は、成形と維持の頻度を減らすだけでなく、生産コストを低下させるだけでなく、生産コストの両方を低下させますコンポーネントの精度と耐久性が非常に重要である自動車製造などの業界では、この技術の適用は間違いなく企業に大きな競争上の利点と経済的利益をもたらす. .をもたらす品質.}
3.送信システムパーツ
ドライブ車軸シェルのレーザー溶接とクエンチングコンポジットプロセス：
- パラメーターの供給：4 kWレーザーパワー、溶接速度1.2 m/分、アルゴン保護
- アニールパラメーター：1.8 kWレーザーパワー、スキャン速度20 mm/s
- 効果：溶接深度12.5 mm、クエンチングゾーンの硬度HRC55、全体的な変形<0.1 mm.
トランスミッションシステムコンポーネントのドライブアクスルハウジングを処理するプロセスでは、レーザー溶接とクエンチングの複合プロセスが{.溶接パラメーターに採用され、4 kWのレーザー出力が使用され、1 .}} 2 m/minで溶接速度が設定されており、Argonガスは{4 min}を補助式に使用しました。たとえば、溶接プロセスの品質.実際の動作では、安定したレーザー出力と適切な溶接速度が均一で強力な溶接をもたらしますが、アルゴンガスの保護効果は高温での溶接の酸化を効果的に防ぎ、溶接の性能と外観の品質を確保します。
4.ギアとシャフトの補強
ギアの歯の表面のレーザー消光パラメーター：
- レーザー電源：1.2 kW〜2.0 kW
-Scanning速度：8 mm/s〜15 mm/s（歯の根の低速、歯の上部の高速
- スポットの形状：細長いスポット（4 mm x 0.5 mm、一致する歯の表面湾曲）
- 層の層深さ：1.0 mm〜2.0 mm
重機の製造プロセスでは、特定のレーザープロセス.によって主要なコンポーネントギア（モジュール12）が処理されました。特に、1 . 8 kWの出力が使用され、処理が10 mm/sのスキャン速度で実行されました。
この治療後、歯の表面の硬度が大幅に改善され、HRC60からHRC 63.の範囲に達すると、この硬度のこの強化は、大幅なパフォーマンスの改善に直接つながります。 50から、000サイクル200、000サイクル.
5.精密ツール製造
ハードメタル切削工具エッジのレーザー消光：
プロセスパラメーター：
- レーザー電源：300 W〜600 W（過熱を避けるための短パルスレーザー）
- プルス幅：0.5 ms〜2 ms
- 繰り返し頻度：100 Hz〜200 Hz
- 層の深さ：50μm〜150μm
工業製造の特定の部分では、フライスカッターの端は500 Wパルスレーザー.で特別な治療を受けました。
これの前に、フライスカッターのエッジの硬度はこの高度な治療プロセスを経た後、HRA 88.でしたが、エッジの硬度はHRA 92.に大幅に改善されました。 500 Wパルスレーザー、切断寿命は完全に3回.
機械処理ワークショップでは、この処理されたミリングカッターは、精度と材料の要件が非常に高い航空宇宙のコンポーネントの製造において、金属部品.を加工すると、より高い硬化と材料のミラーリングカッターがより正確かつ効率的に複雑な形状のプロセスを効率的にサポートするために、より正確かつ効率的に複雑な形状を提供することができます。製品.それは、頻繁なミルカッターの交換に関連する時間と人件費を削減するだけでなく、生産効率と製品品質の安定性を高め、関連産業の開発にプラスの影響をもたらします{.}
4.パラメーターの最適化とプロセス設計ポイント
1.エネルギー密度制御：
レーザー熱処理の過程で、エネルギー密度の正確な制御は重要なステップです.エネルギー密度Eを計算するための式はE {= p /（v * d）です。Pはパワーを表し、Vはスキャン速度を示し、Dはスポット径.です。パラメーター.
異なる材料には、独自の特定の位相遷移しきい値{.鋼を例として取ります。その位相遷移しきい値は通常150 j/cm²から300 j/cm².の範囲です。変換、治療結果が低いことにつながります。エネルギー密度が高すぎると、材料に対する過度のアブレーションやその他の悪影響を引き起こす可能性があります.
2.冷却速度調整：
冷却速度の合理的な調節は、レーザー熱処理の品質を確保し、リングスキャンの使用を使用するなど、光スポットの動きの経路を巧みに調整することにより、欠陥の生成.を回避するために重要な重要性があります。
さらに、圧縮空気などの外部補助冷却方法の適用は、{.圧縮空気を処理領域からすぐに熱を除去し、冷却プロセスを加速することができ、冷却速度を調整するには正確な制御が必要です。速すぎるか遅すぎる場合があります。どちらも問題を引き起こす可能性があります.冷却速度が速すぎると、材料内の過度の熱応力につながり、亀裂を引き起こす可能性があります。冷却速度が遅すぎる場合、有害相の変換をタイムリーに防ぐことができない可能性があります.
3.インテリジェントパラメーターの推奨事項：
今日の時代のデジタル化と知性の波では、レーザー熱処理の分野は、BPニューラルネットワークなどの高度な機械学習モデルに基づいて、インテリジェントな変化{.}を導き出しました。
これらの機械学習モデルは、広範な実験データと実際の生産ケースの研究と分析を通じて、入力パラメーター（材料組成、ターゲット硬度などなど、出力プロセスパラメーター（最適なパワー/速度の組み合わせなど）間の複雑な関係モデルを確立できます。実際の生産の参照値.
v .将来の開発動向
1.インテリジェンスと自動化：
高度な製造技術の開発では、インテリジェンスと自動化が重要な傾向になっています{.レーザー熱処理の分野は、マシンビジョンとAIテクノロジーの巧妙な組み合わせを通じて例外ではありません。
Machine vision technology is like a pair of keen eyes, capable of capturing various subtle changes in the laser processing process in real time and with precision. AI technology, on the other hand, acts as an intelligent brain, able to quickly and accurately analyze and process the information obtained by machine vision. The synergy between the two allows for adaptive adjustments to laser parameters.
たとえば、クエンチングプロセス中に、システムはクエンチ付きレイヤーの深さをリアルタイムで監視できます{.この機能は、プロセスの正確な測定機器をインストールするようなものであり、クエンチレイヤーの深さが常に設計要件を満たしていることを保証します。ネットワーク.これにより、温度が不均一な領域のタイムリーな検出と調整が可能になり、製品品質の一貫性と安定性が確保されます.
2.複合処理テクノロジー：
複合加工技術は、レーザークリーンシングとクラッディング、クリーニング、その他のプロセスを組み合わせることにより、レーザー熱処理の分野で強力な革新的な力を示しています。
レーザークエンチングは表面の硬さを大幅に改善し、部品の耐摩耗性を耐えますが、クラッドは部品の表面に特別な特性を持つ材料の層を追加し、耐食性と高温抵抗を高めます.クリーニングプロセスは、部品の表面に不純物と汚染物質を除去することができ、{1}}
これらのプロセスが組み合わされると、たとえば生産ラインで効率的な共同作業モード.を形成します。まず、地表汚れと酸化層を除去するために部品をクリーニングできます。レーザークエンチングを除去してから、表面の硬度を高め、続いて特別な特性を拡張するためにクラドをして、{1}}}の間に流れを伸ばします。生産サイクル、生産効率を高め、生産コストを削減する.
3.新しい素材の適応：
新しいエネルギー車両産業の急速な増加に伴い、この需要を満たすために、軽量材料の需要が日々増加しています.は、レーザー熱処理分野が積極的に実施し、アルミニウム合金、カーボンファイバー複合材料などの新しいエネルギー車両の一般的に使用される軽量材料を積極的に実施しました。
アルミニウム合金には優れた強度と軽量の特性がありますが、特別に設計されたレーザー熱処理プロセスを通じて、いくつかのパフォーマンスの側面.を改善する余地があります。その結晶構造は最適化でき、その強度と靭性は改善できます。
炭素繊維複合材料は優れた強度と重量の比率を持っていますが、それに関連して課題があり、表面処理.特殊なレーザー熱処理プロセスは、表面の性能を向上させ、他のコンポーネントとの接続強度を高め、それによって車両構造全体の信頼性と安全性を改善することができます.
新しい材料開発のためのこれらの特別なレーザー熱処理プロセスは、新しいエネルギー車の開発に強力な技術サポートを提供し、自動車産業をより軽量で高性能で持続可能な方向に促進します.
vi .結論
高効率、精度、環境への親しみやすさを備えたレーザー熱処理技術は、エンジンブロックの耐用年数の耐摩耗性を高めることから、自動車および機械の製造業の耐用年数を高めることから、緊急の多数のアプリケーションの例を鮮明に実証し、{1つのメーカーでの既存の革新での技術革新の拡張の深刻な影響を実証します。治療は間違いなく、高度な機器製造のアップグレードと変換をさらに促進する.
