Dadansoddiad o fathau a nodweddion deunyddiau sy'n addas ar gyfer technoleg diffodd laser

I. Deunyddiau metel fferrus (y cymhwysiad mwyaf cyffredin ar hyn o bryd)

1. Dur carbon canolig ac uchel (cynnwys carbon 0.3% ~ 0.8%), deunyddiau nodweddiadol:

45 dur (dur strwythurol carbon canolig o ansawdd uchel), a ddynodwyd fel S45C mewn safonau JIS, ASTM 1045/080M46, a DIN C45, yn ddur strwythurol carbon premiwm gyda'r cyfansoddiad cemegol canlynol: 0.42-0.50% carbon (C), 0.17-0.37% silicon (Si), 0.50-0.80% manganîs (Mn), a ≤0.25% cromiwm (Cr). Mae'r deunydd amlbwrpas hwn yn dangos ymarferoldeb oer/poeth rhagorol, priodweddau mecanyddol uwchraddol, cost-effeithiolrwydd, ac argaeledd eang, gan ei wneud yn cael ei ddefnyddio'n helaeth mewn cymwysiadau diwydiannol. Fodd bynnag, ei brif gyfyngiad yw caledwch isel, gan ei wneud yn anaddas ar gyfer gweithgynhyrchu cydrannau sydd angen dimensiynau trawsdoriadol mawr neu safonau manwl gywirdeb uchel.

Dur T8: Dur offer carbon ewtectoid sy'n arddangos caledwch uchel a gwrthiant gwisgo ar ôl diffodd a thymheru, er bod ganddo gyfyngiadau gan gynnwys caledwch poeth isel, caledwch gwael, a thueddiad i anffurfiad gorboethi yn ystod peiriannu. Mae'r deunydd hwn yn cydymffurfio â safonau cyfres GB/T 1298, sy'n cynnwys cynnwys carbon rhwng 0.75% a 0.84%, gan ei wneud yn addas ar gyfer cynhyrchu mowldiau ffurfio oer siâp syml ac offer torri. Mae'r broses diffodd yn gofyn am oeri dŵr ar 780-800℃°C, tra bod tymheru uwchlaw 250℃°C yn sicrhau sefydlogrwydd dimensiwn. Fodd bynnag, ni argymhellir ar gyfer cymwysiadau sydd angen gwrthiant llwyth effaith.

Dur 65Mn: Cynnyrch dur gwanwyn gyda chryfder uchel ar ôl triniaeth wres a chaledu oer, gan gynnig hyblygrwydd a phlastigedd da. O dan amodau arwyneb union yr un fath a chaledu llawn, mae ei derfyn blinder yn cyfateb i derfyn sbringiau aloi pum lliw. Fodd bynnag, oherwydd caledwch gwael, fe'i defnyddir yn bennaf ar gyfer sbringiau bach fel sbringiau addasu pwysau/rheoleiddio cyflymder, sbringiau mesur grym, sbringiau helical crwn/petryal mecanyddol cyffredinol, neu sbringiau dur wedi'u tynnu â gwifren ar gyfer peiriannau bach. Effaith Caledu: Mae caledwch arwyneb yn cyrraedd 55-65 HRC gyda dyfnder haen caled o 0.2 ~ 1.5mm, gyda strwythur martensitig unffurf a gwrthiant gwisgo wedi'i wella'n sylweddol (e.e., mae oes gwisgo dur 45 yn cynyddu 4-6 gwaith ar ôl diffodd). Addas ar gyfer gerau, pinnau, a chydrannau siafft. Mecanwaith: Mae cynnwys carbon digonol yn ffurfio martensit toreithiog, sy'n cael ei austeneiddio'n llwyr yn ystod gwresogi laser cyflym ac yn cyflawni trawsnewidiad cyfnod llawn trwy ddiffodd hunan-oeri.

2. Dur strwythurol aloi (ychwanegu Cr, Ni, Mo ac elfennau eraill), deunyddiau nodweddiadol:

40Cr: (Mae 40Cr yn dod o dan y categori "dur strwythurol aloi" fel y'i diffinnir yn GB3077. Mae'r dur hwn yn cynnwys 0.37%-0.44% o garbon, ychydig yn is na dur 45, gyda chynnwys Si a Mn cymharol. Mae'n cynnwys 0.80%-1.10% Cr. Mewn cymwysiadau rholio poeth, mae'r cynnwys 1% Cr hwn yn aneffeithiol i bob pwrpas, gan fod y ddau radd yn dangos priodweddau mecanyddol tebyg. O ystyried bod 40Cr yn costio tua hanner cymaint â dur 45, mae ystyriaethau economaidd yn aml yn arwain at ddefnyddio dur 45 yn lle hynny pan fo'n bosibl.)

35CrMo: Mae 35CrMo yn god manyleb ar gyfer dur strwythurol aloi (dur aloi wedi'i ddiffodd a'i dymheru), sy'n cyfateb i safon Almaenig 1.7220, safon Brydeinig 708A37, safon Ffrengig 35CD4, ac ati, gyda chydymffurfiaeth â GB/T 3077-2015. Mae ganddo gyfwerth carbon o 0.72%, weldadwyedd gwael sy'n gofyn am fesurau cynhesu ymlaen llaw. Mae'r dur hwn yn arddangos cryfder statig uchel a chaledwch effaith, gyda chryfder tynnol ≥985MPa a chryfder cynnyrch ≥835MPa, sy'n gallu gwrthsefyll tymereddau gweithredu hirdymor hyd at 500℃. Mae'n addas ar gyfer cynhyrchu cydrannau mecanyddol llwyth uchel fel blychau gêr, siafftiau crank, gwiail cysylltu, a gwerthydau tyrbin stêm mewn melinau rholio.

20CrMnTi: Dur carburiedig gyda chynnwys carbon o 0.17%-0.24%, a ddefnyddir yn gyffredin mewn gweithgynhyrchu modurol ar gyfer gerau trawsyrru. Fel dur carburiedig caledu canolig (Cr-Mn-Ti), mae'n dangos caledwch eithriadol wrth gynnal caledwch effaith tymheredd isel uchel. Wedi'i beiriannu'n benodol ar gyfer caledu carbureiddio arwyneb, mae'r dur hwn yn arddangos peiriannuadwyedd rhagorol gyda lleiafswm o anffurfiad a gwrthwynebiad blinder rhagorol. Mae ei brif gymwysiadau'n cynnwys gweithgynhyrchu cydrannau siafft, rhannau piston, a chydrannau arbenigol ar gyfer automobiles ac awyrennau.

Effaith diffodd: Gall caledwch gyrraedd 60 ~ 70 HRC, dyfnder haen caledu 0.3 ~ 2mm, mae elfennau aloi yn gwella'r caledwch a'r ymwrthedd cyrydiad (megis cryfder blinder ar ôl diffodd gêr 35CrMo wedi cynyddu 30%).

Nodyn: Gall y cynnwys aloi uchel leihau'r gyfradd amsugno laser, felly mae angen gwella effeithlonrwydd amsugno ynni trwy driniaeth duo (megis ffosffatio a gorchuddio).

3. Haearn bwrw (haearn bwrw llwyd, haearn bwrw hydwyth), deunyddiau nodweddiadol:

HT300: yn fath perlit o haearn bwrw llwyd cryfder uchel, gweithredu'r safon genedlaethol GB 9439-88, ei enw "HT" yn cynrychioli haearn bwrw llwyd, "300" yn nodi bod cryfder tynnol lleiaf gwialen brawf 30mm o ddiamedr yn 300MPa.

QT600-3: Haearn hydwyth corff perlitig yw QT600-3, gyda chryfder canolig ac uchel, caledwch a phlastigedd canolig, perfformiad cynhwysfawr uchel, ymwrthedd da i wisgo a dampio dirgryniad, a nodweddion proses gastio da. Gall newid ei briodweddau trwy amrywiol driniaethau gwres.

Effaith diffodd: gall caledwch yr wyneb gyrraedd 45 ~ 55 HRC, dyfnder yr haen galed 0.1 ~ 0.8mm, ac mae'r strwythur martensit + austenit gweddilliol yn cael ei ffurfio o amgylch y cyfnod graffit, sy'n gwella'r gallu i wrth-falu (er enghraifft, mae cyfernod ffrithiant rheilen canllaw offer peiriant ar ôl diffodd yn cael ei leihau 20%).

II. Metelau anfferrus a'u aloion (meysydd cymhwysiad sy'n dod i'r amlwg)

1. Aloi titaniwm (Ti-6Al-4V, ac ati)

Mae aloi titaniwm yn cyfeirio at amrywiaeth o aloion a wneir gyda thitaniwm a metelau eraill. Mae titaniwm yn fetel strwythurol pwysig a ddatblygwyd yn y 1950au, gyda chryfder aloi titaniwm, ymwrthedd cyrydiad, a gwrthiant gwres uchel.

Nodweddion caledu: Mae'r gwresogi laser yn hyrwyddo ffurfio martensit gor-dirlawn ar yr wyneb, ac mae'r caledwch yn cynyddu o 300 HV i 500 ~ 600 HV, gan gynnal caledwch da (addas ar gyfer atgyfnerthu llafnau injan awyrennau).

  Anhawster technegol: Mae gan aloi titaniwm adlewyrchedd laser uchel (tua 70%), felly dylid defnyddio rhag-driniaeth arwyneb (megis tywod-chwythu) neu laser uwchfioled (tonfedd 355nm, adlewyrchedd islaw 30%).

2. Aloi alwminiwm (cyfres 2xxx, cyfres 7xxx)

Mae hwn yn ddeunydd aloi sy'n seiliedig ar alwminiwm sy'n cynnwys elfennau ychwanegol fel copr, silicon, magnesiwm, sinc, a manganîs. Trwy addasiadau cymhareb elfennau, mae'n ffurfio'r gyfres 1XXX i 8XXX sy'n cwmpasu alwminiwm pur diwydiannol ac aloion alwminiwm-copr. Mae ei system cod cyflwr yn seiliedig ar bum cyflwr sylfaenol gan gynnwys F (peiriannu rhydd) ac O (anelio), gyda chodau manwl fel T6 yn galluogi rheolaeth fanwl gywir o gryfder a phriodweddau ymwrthedd cyrydiad.

Mecanwaith diffodd: Cyflawnir cryfhau'r toddiant solet trwy gynhesu'r laser yn gyflym, ac mae'r cyfnod gwaddodol metasefydlog yn cael ei ffurfio ar ôl hunan-oeri (er enghraifft, mae caledwch aloi alwminiwm 7075 yn cynyddu o 150 HV i 220 HV ar ôl diffodd).

Cyfyngiadau'r cais: Mae gan aloi alwminiwm ddargludedd thermol cryf (mae dargludedd thermol tua 200 W/m K), mae angen laser pŵer uchel (≥2 kW) i sicrhau effeithlonrwydd gwresogi, ac mae'n hawdd cynhyrchu anffurfiad straen thermol.

3. Aloion tun (pres, efydd)

Aloi yw hwn sy'n cynnwys copr pur gydag un neu fwy o elfennau ychwanegol. Cymwysiadau: Caledu arwyneb cydrannau sy'n gwrthsefyll traul (e.e., berynnau, falfiau). Ar ôl diffodd â laser, mae'r wyneb yn ffurfio strwythur nanogrisialog, gan gynyddu caledwch 15% i 30%. Fodd bynnag, rhaid rheoli tymheredd y gwresogi i atal y matrics copr rhag meddalu.

III. Deunyddiau Swyddogaethol Arbennig

1. Deunyddiau Meteleg Powdr (e.e. cydrannau meteleg powdr wedi'u seilio ar haearn a chopr) Manteision: Gall y strwythur mandyllog storio olew iro, gyda'r wyneb yn dod yn fwy dwys ar ôl diffodd â laser. Mae'r caledwch yn cynyddu o 20-30 HRC i 50-55 HRC, gan eu gwneud yn addas ar gyfer berynnau hunan-iro.

2. Deunyddiau Gorchudd Arwyneb (e.e., gorchuddion chwistrellu thermol a haenau cladin) Cymwysiadau Nodweddiadol: Ar ôl diffodd laser gorchuddion WC-Co a chwistrellwyd ar arwynebau dur carbon, ffurfir strwythur cyfansawdd "matrics martensit + cyfnod carbid smentio", gan gyflawni caledwch sy'n fwy na 1000 HV. Defnyddir y deunyddiau hyn mewn cydrannau sy'n gwrthsefyll traul mewn peiriannau mwyngloddio.

IV. Deunyddiau sy'n anaddas ar gyfer diffodd â laser

Dur carbon isel (cynnwys carbon Oherwydd cynnwys carbon annigonol, mae'r trawsnewidiad martensitig yn fach iawn, gan arwain at effeithiau caledu gwael (cynnydd caledwch

Dur di-staen austenitig pur (e.e., 316L): Diffyg gallu trawsnewid martensitig. Dim ond caledu gwaith y mae gwresogi laser yn ei achosi gyda gwelliant caledwch cyfyngedig (tua 15% -20%).