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激光强化原理在高速铁路长轨生产系统中的应用

时间:2023-09-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:由图可知,激光束移到预置粉末表面时,高能激光束迅速将合金粉末与基体表层材料溶化,当激光束离开后,溶池快速冷却,合金粉末与基体材料形成新的表面涂层,该涂层与基体呈现冶金结合,从而显著改善原有基体材料的性能。图7-3激光熔覆原理图

激光强化原理在高速铁路长轨生产系统中的应用

(1)激光表面淬火原理及特点

激光淬火的对象主要为铁基材料,其基本机理如图7-2所示。高能量的激光束扫描工件表面时,工件表层材料将吸收的激光辐射能转化为热能,而后利用热传导原理使周围材料的温度迅速上升,达到相变温度,再通过基体材料传热冷却,表层材料以超过马氏体相变临界冷却速度快速降温,达到相变硬化结果。由于激光淬火过程温度快速升高和冷凝,使得表层晶粒极细、位错密度增加而在表层形成压应力,进而大大提高工件的耐磨性、抗疲劳性、耐腐蚀性,改善工件材料的性能(表7-1)。

图7-2 激光淬火原理图

表7-1 激光淬火优势表

激光淬火与其他淬火技术原理基本相同,但其特点是激光束能量密度高,加热速度更快,不需要淬火介质,工件变形小,加热层深度和加热轨迹易于控制,易于实现自动化,因而可以在很多工业领域中逐步取代感应淬火和化学热处理等传统加工工艺,激光淬火可以使加工工件表层范围内的组织结构和性能发生明显变化,在工业应用领域具有极大的前景,上表列出其部分应用及特性。

(2)激光表面熔覆原理及应用(www.xing528.com)

激光表面熔覆技术是指将不同的涂层材料放置在基体表面,利用高能激光束将涂层材料与基体材料同时溶化,快速冷却凝固后形成与基体达到冶金结合的功能涂层,从而利用涂层材料显著改善原有基体材料的耐磨、耐烛、耐热、抗氧化电气特性等的工艺方法。激光熔覆处理技术原理如图7-3所示。由图可知,激光束移到预置粉末表面时,高能激光束迅速将合金粉末与基体表层材料溶化,当激光束离开后,溶池快速冷却,合金粉末与基体材料形成新的表面涂层,该涂层与基体呈现冶金结合,从而显著改善原有基体材料的性能。

图7-3 激光熔覆原理图

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