汽車真空泵轉子雷射淬火方法與流程

2023-10-23 22:14:42 1

本發明涉及汽車零部件的雷射淬火，具體地，涉及一種汽車真空泵轉子雷射淬火方法。

背景技術：

目前汽車零部件的表面淬火，尤其汽車真空泵轉子的表面淬火都是採用傳統的感應淬火方法，傳統感應淬火方法變形大，硬化層深度不易控制，金相組織差，容易產生組織缺陷，容易產生淬火裂紋，整個淬火工藝能耗高，淬火周期長，淬火液對環境容易造成汙染。

技術實現要素：

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種汽車真空泵轉子雷射淬火方法。

根據本發明提供的汽車真空泵轉子雷射淬火方法，包括如下步驟：

步驟S1：通過雷射束對轉子表面進行雷射淬火處理，監測轉子表層溫度；

步驟S2：當轉子的表層溫度達到硬度相變點溫度後，停止雷射束照射；

步驟S3：通過轉子內層的導熱使轉子表層溫度快速冷卻，獲得雷射淬火硬化層。

優選地，在步驟S1包括如下步驟：

步驟S101：根據轉子需硬化表面的位置設定雷射功率密度、加熱時間和雷射掃描速度；

步驟S102：對需要雷射淬火的轉子表面進行清潔處理；

步驟S103：將雷射束焦點調整到待處理轉子表面，保持雷射束的軸線和待處理轉子表面垂直；

步驟S104：將待雷射淬火處理的轉子固定在雷射加工工作檯上，雷射頭和轉子表面保持相對設定的距離；

步驟S105：將待雷射淬火處理的轉子表面劃分為若干區域，雷射頭以平行方式掃描轉子需雷射淬火表面的各個區域；

步驟S106：將雷射功率密度升至設定的功率值並保持雷射功率密度的穩定，實時採集轉子的表面溫度。

優選地，所述步驟S2具體為，當溫度達到所需要的馬氏體硬度相變點溫度後停止雷射淬火加工處理。

優選地，所述步驟S3之後還包括如下步驟：

-對雷射淬火加工過的轉子的有效硬化層硬度和深度進行檢測；

當轉子的有效硬化層硬度和深度小於目標值，則對雷射功率密度、加熱時間和雷射掃描速度進行調整。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：

1、本發明通過雷射束對轉子表面進行雷射淬火處理，監測轉子表層溫度，當溫度達到所需要的硬度相變點溫度後停止照射，通過轉子內部低溫材料快速導熱使轉子表層快速冷卻，獲得雷射淬火硬層，上述轉子表面雷射淬火處理的方法，解決了傳統感應淬火變形大，組織不均勻，容易產生淬火裂紋等問題，提高了轉子使用壽命，雷射淬火工藝加工周期短，成本低。

2、本發明能夠有效的控制轉子淬火後的尺寸變形，容易開裂，硬度深度不易控制等缺陷，能獲得更細的金相組織，硬度均勻，硬化表面呈壓應力，能顯著提高轉子產品的耐磨性，是傳統感應淬火耐磨性的1.5～2倍，雷射淬火工藝加工周期短，產能提升50％以上，成本低，單件節約成本0.5元，是一種高效，清潔的汽車真空泵轉子表面淬火的新方法，新工藝。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯：

圖1為本發明中汽車真空泵轉子雷射淬火方法的工藝布局圖；

圖2為本發明中汽車真空泵轉子雷射淬火方法的步驟流程圖；

圖3為本實施例中本發明中汽車真空泵轉子雷射淬火方法工藝流程圖；

圖4為本發明中轉子雷射淬火旋轉夾具示意圖；

圖5為本發明獲得的轉子雷射淬火金相組織。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助於本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬於本發明的保護範圍。

在本實施例中，本發明提供的汽車真空泵轉子雷射淬火方法，包括如下步驟：

步驟S1：根據轉子材質和轉子需要硬化的表面位置，設定雷射功率密度，加熱時間，掃描速度等參數。雷射束能快速的將轉子需硬化表面加強硬度，而不影響轉子的尺寸和韌性，雷射淬火加工過程中，通過設置雷射的功率密度，掃描速度和掃描時間，達到轉子表面硬化的效果。

步驟S2：對需要雷射淬火處理的轉子表面進行清潔處理，用丙酮對轉子表層進行清洗，直到表面清潔，無油汙。

步驟S3：將雷射束焦點調整到待處理轉子表面，儘量保持光速軸線和轉子表面垂直。

步驟S4：通過雷射束對轉子表面進行雷射淬火處理，具體步驟如下：將待雷射淬火的轉子固定在雷射淬火旋轉工作檯上；將雷射頭與轉子表面保持相對固定的距離；將待雷射處理的轉子表面劃分為若干區域；雷射頭以平行方式掃描轉子待硬化表面的各個區域；其中雷射頭與轉子表面保持20mm的距離。

步驟S5：監測轉子表層溫度，當溫度達到所需硬度相變點的溫度後停止雷射束照射。具體步驟如下：將雷射功率密度升至設定的功率值，並保持雷射功率密度穩定；實時採集轉子需硬化表層溫度；當溫度達到所需馬氏體硬度相變點溫度後，停止雷射淬火加工處理。

步驟S6：通過轉子的低溫內側快速導熱使轉子表層溫度快速冷卻，獲得雷射淬火硬層。

步驟S7：對雷射淬火加工過的轉子表層有效硬化層硬度深度進行檢測。通過切割，制樣，磨拋，腐蝕等步驟，完成轉子金相樣塊製作，通過檢測有效硬化層硬度和深度是否到達標準要求，包括金相組織是否符合標準要求。

步驟S8：如果轉子表層硬化層深度硬度不符合預定值，則對雷射淬火加工的相關參數進行調整。調整後，再次進行檢測。直到有效硬化層滿足所有標準要求。

轉子表面雷射硬化處理的工作原理是利用聚焦後的雷射束照射到轉子材料表面，雷射束輻照轉子材料表面的過程中，轉子吸收光能立即轉化為熱能，從而使雷射作用區的溫度急劇上升並微熔化，使其溫度迅速升高到相變點溫度以上，當雷射束移開後，由於仍處於低溫的內部材料的快速導熱作用，使表層快速冷卻到馬氏體相變點以下，獲得淬硬層，其中，採用4KW半導體雷射加工系統，光斑大小取6X2mm，功率1300W，以350mm/min的掃描速度進行表面掃描，雷射表面淬火技術能量密度可達103～105W/cm2，加熱時間小於1s，通過雷射淬火硬化的轉子表面硬度達到HV600～650，有效硬化層0.6～0.8mm。

在本實施例中，本發明具有如下優點，通過雷射束對轉子表層進行雷射淬火處理，監測轉子表層溫度，當溫度達到所需要的硬度相變點溫度後停止照射，通過轉子內部低溫材料快速導熱使轉子表層快速冷卻，獲得雷射淬火硬層，上述轉子表面雷射淬火處理的方法，解決了傳統感應淬火變形大，組織不均勻，容易產生淬火裂紋等問題，提高了轉子使用壽命，耐磨性提高1.5～2倍，雷射淬火工藝加工周期短，產能提升50％以上，成本低，單件節約成本0.5元。是一種高效，清潔的汽車真空泵轉子表面淬火的新方法，新工藝。

汽車真空泵轉子表面淬火標準要求如下：HV大於550，硬化深度大於0.3mm。通過本發明實施後的轉子表面淬火硬度HV大於600，硬化深度大於0.6mm，組織為均勻細小的馬氏體，完全符合技術要求。

以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明並不局限於上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的範圍內做出各種變形或修改，這並不影響本發明的實質內容。