Pag-analisar sa mga tipo ug kinaiya sa materyal nga angay alang sa teknolohiya sa laser quenching

I. Mga materyales nga ferrous metal (sa pagkakaron ang labing komon nga aplikasyon)

1. Medium ug taas nga carbon steel (carbon content 0.3%~0.8%), tipikal nga mga materyales:

45 nga asero (taas nga kalidad nga medium-carbon structural steel), nga gitudlo nga S45C sa mga sumbanan sa JIS, ASTM 1045/080M46, ug DIN C45, usa ka premium carbon structural steel nga adunay mosunod nga kemikal nga komposisyon: 0.42-0.50% carbon (C), 0.17-0.37% silicon (Si), 0.50-0.80% manganese (Mn), ug ≤0.25% chromium (Cr). Kini nga materyal nga daghan og gamit nagpakita sa maayo kaayo nga pagka-trabaho sa bugnaw/init, labaw nga mekanikal nga mga kabtangan, epektibo sa gasto, ug lapad nga pagkaanaa, nga naghimo niini nga kaylap nga gigamit sa mga aplikasyon sa industriya. Bisan pa, ang panguna nga limitasyon niini anaa sa ubos nga pagka-hardeable, nga naghimo niini nga dili angay alang sa mga sangkap sa paggama nga nanginahanglan og dagkong cross-sectional dimensions o taas nga mga sumbanan sa katukma.

T8 nga asero: Usa ka eutectoid carbon tool steel nga nagpakita og taas nga katig-a ug resistensya sa pagkaguba human sa quenching ug tempering, bisan pa man og kini adunay mga limitasyon lakip na ang ubos nga hot hardenability, dili maayo nga hardenability, ug dali nga ma-overheat deformation atol sa machining. Kini nga materyal nagsunod sa mga sumbanan sa GB/T 1298 series, nga adunay sulud nga carbon tali sa 0.75% ug 0.84%, nga naghimo niini nga angay alang sa paghimo og yano nga porma nga cold-forming dies ug mga cutting tool. Ang proseso sa quenching nanginahanglan og pagpabugnaw sa tubig sa 780-800℃°C, samtang ang tempering nga labaw sa 250℃°C nagsiguro sa kalig-on sa dimensiyon. Bisan pa, dili kini girekomenda alang sa mga aplikasyon nga nanginahanglan og resistensya sa impact load.

65Mn nga Asero: Usa ka produkto sa spring steel nga adunay taas nga kusog human sa heat treatment ug cold drawing hardening, nga nagtanyag og maayong flexibility ug plasticity. Ubos sa parehas nga mga kondisyon sa nawong ug hingpit nga hardening, ang fatigue limit niini parehas sa five-color alloy springs. Bisan pa, tungod sa dili maayo nga hardening, kini kasagarang gigamit alang sa gagmay nga mga spring sama sa pressure-adjusting/speed-regulating springs, force-measuring springs, general mechanical circular/rectangular helical springs, o wire-drawn steel springs para sa gagmay nga makinarya. Epekto sa Hardening: Ang katig-a sa nawong moabot sa 55-65 HRC nga adunay gahi nga layer nga giladmon nga 0.2~1.5mm, nga adunay parehas nga martensitic nga istruktura ug labi nga gipauswag ang resistensya sa pagkaguba (pananglitan, ang kinabuhi sa pagkaguba sa 45 nga asero motaas og 4-6 ka pilo human sa quenching). Angay alang sa mga gears, pin, ug mga sangkap sa shaft. Mekanismo: Ang igo nga sulud sa carbon nagporma og daghang martensite, nga moagi sa kompleto nga austenitization atol sa paspas nga pagpainit sa laser ug makab-ot ang hingpit nga pagbag-o sa hugna pinaagi sa self-cooling quenching.

2. Alloy structural steel (dugangi og Cr, Ni, Mo ug uban pang elemento), tipikal nga mga materyales:

40Cr: (Ang 40Cr nahisakop sa kategorya nga "alloy structural steel" sama sa gihubit sa GB3077. Kini nga asero adunay sulod nga 0.37%-0.44% nga carbon, gamay nga mas ubos kaysa sa 45 nga asero, nga adunay parehas nga sulud sa Si ug Mn. Kini adunay sulod nga 0.80%-1.10% nga Cr. Sa mga aplikasyon nga gi-hot-roll, kini nga 1% nga sulud sa Cr dili gyud epektibo, tungod kay ang duha ka grado nagpakita sa parehas nga mekanikal nga mga kabtangan. Tungod kay ang 40Cr nagkantidad og halos katunga sa 45 nga asero, ang mga konsiderasyon sa ekonomiya kanunay nga mosangput sa paggamit sa 45 nga asero kung mahimo.

35CrMo: Ang 35CrMo usa ka espesipikasyon nga kodigo para sa alloy structural steel (alloy quenched ug tempered steel), nga katumbas sa German standard 1.7220, British standard 708A37, French standard 35CD4, ug uban pa, nga nagsunod sa GB/T 3077-2015. Kini adunay carbon equivalent nga 0.72%, dili maayo nga weldability nga nanginahanglan og preheating measures. Kini nga asero nagpakita og taas nga static strength ug impact toughness, nga adunay tensile strength ≥985MPa ug yield strength ≥835MPa, nga makasugakod sa dugay nga operating temperatures hangtod sa 500℃. Kini angay alang sa paggama og mga high-load mechanical components sama sa gearboxes, crankshafts, connecting rods, ug steam turbine spindles sa rolling mill.

20CrMnTi: Usa ka carburized steel nga adunay carbon content nga 0.17%-0.24%, kasagarang gigamit sa paggama sa awto para sa mga transmission gear. Isip usa ka medium-hardening carburized steel (Cr-Mn-Ti), kini nagpakita og talagsaong pagka-hardeable samtang gipadayon ang taas nga low-temperature impact toughness. Espesipikong gi-engineered para sa surface carburization hardening, kini nga steel nagpakita og maayo kaayong machinability nga adunay gamay nga deformation ug talagsaong fatigue resistance. Ang pangunang aplikasyon niini naglakip sa paggama og mga shaft component, piston parts, ug espesyalisadong mga component para sa mga awto ug eroplano.

Epekto sa pagpabugnaw: Ang katig-a makaabot sa 60 ~ 70 HRC, ang gibag-on sa gahi nga layer 0.3 ~ 2mm, ang mga elemento sa haluang metal nagpauswag sa pagkagahi ug resistensya sa kaagnasan (sama sa 35CrMo gear pagkahuman sa kusog sa kakapoy sa quenching nga nadugangan sa 30%).

Mubo nga sulat: Ang taas nga sulud sa haluang metal mahimong makapakunhod sa rate sa pagsuhop sa laser, busa kinahanglan nga mapalambo ang kahusayan sa pagsuhop sa enerhiya pinaagi sa blackening treatment (sama sa phosphating ug coating).

3. Puthaw nga gihulma (gray cast iron, ductile cast iron), tipikal nga mga materyales:

HT300: usa ka klase sa pearlite nga taas og kusog nga gray cast iron, nga gipatuman ang nasudnong sumbanan nga GB 9439-88, ang ngalan niini nga "HT" nagrepresentar sa gray cast iron, ang "300" nagpakita nga ang minimum nga tensile strength sa usa ka 30mm diameter test rod kay 300MPa.

QT600-3: Ang QT600-3 kay usa ka pearlitic body ductile iron, nga adunay medium ug taas nga kusog, medium nga kalig-on ug plasticity, taas nga komprehensibo nga performance, maayo nga wear resistance ug vibration damping, ug maayo nga casting process characteristics. Mahimo kining mausab ang mga kabtangan niini pinaagi sa lain-laing heat treatments.

Epekto sa pagpabugnaw: Ang katig-a sa nawong mahimong moabot sa 45 ~ 55 HRC, ang gibag-on sa gahi nga layer 0.1 ~ 0.8mm, ug ang martensite + residual austenite structure maporma sa palibot sa graphite phase, nga nagpalambo sa abilidad sa anti-grinding (pananglitan, ang friction coefficient sa machine tool guide rail human sa quenching mikunhod sa 20%).

II. Mga metal nga dili ferrous ug ang ilang mga haluang metal (mga bag-ong natad sa aplikasyon)

1. Titanium nga haluang metal (Ti-6Al-4V, ug uban pa)

Ang titanium alloy nagtumong sa lain-laing mga haluang metal nga hinimo gikan sa titanium ug uban pang mga metal. Ang titanium usa ka importanteng estruktural nga metal nga naugmad niadtong dekada 1950, nga adunay kusog nga titanium alloy, resistensya sa kaagnasan, ug taas nga resistensya sa kainit.

Mga kinaiya sa pagpatig-a: Ang pagpainit sa laser nagpasiugda sa pagporma sa supersaturated martensite sa ibabaw, ug ang katig-a motaas gikan sa 300 HV ngadto sa 500~600 HV, samtang gipadayon ang maayong kalig-on (angay alang sa aero-engine blade reinforcement).

  Teknikal nga kalisud: Ang titanium alloy adunay taas nga laser reflectivity (mga 70%), busa ang surface pretreatment (sama sa sandblasting) o ultraviolet laser (wavelength 355nm, reflectivity ubos sa 30%) ang angay gamiton.

2. Aluminum alloy (serye nga 2xxx, serye nga 7xxx)

Kini usa ka materyal nga haluang metal nga nakabase sa aluminum nga adunay dugang nga mga elemento sama sa tumbaga, silicon, magnesium, zinc, ug manganese. Pinaagi sa mga pag-adjust sa ratio sa elemento, kini nagporma sa 1XXX hangtod 8XXX nga serye nga naglangkob sa industriyal nga puro nga aluminum ug aluminum-copper alloys. Ang sistema sa state code niini gibase sa lima ka pundamental nga estado lakip ang F (free machining) ug O (annealing), nga adunay detalyado nga mga code sama sa T6 nga nagtugot sa tukma nga pagkontrol sa kusog ug mga kabtangan sa resistensya sa kaagnasan.

Mekanismo sa pagpalong: Ang pagpalig-on sa solidong solusyon makab-ot pinaagi sa paspas nga pagpainit sa laser, ug ang metastable precipitated phase maporma human sa self-cooling (pananglitan, ang katig-a sa 7075 aluminum alloy motaas gikan sa 150 HV ngadto sa 220 HV human sa quenching).

Mga limitasyon sa aplikasyon: Ang aluminum alloy adunay kusog nga thermal conductivity (ang thermal conductivity mga 200 W/m K), gikinahanglan ang high power laser (≥2 kW) aron masiguro ang kahusayan sa pagpainit, ug dali ra kini makahimo og thermal stress deformation.

3. Mga haluang metal nga lata (tumbaga, bronse)

Kini usa ka haluang metal nga gilangkoban sa purong tumbaga nga adunay usa o daghan pang dugang nga mga elemento. Mga Aplikasyon: Pagpatig-a sa nawong sa mga sangkap nga dili madaot (pananglitan, mga bearings, mga balbula). Human sa laser quenching, ang nawong nagporma og nanocrystalline nga istruktura, nga nagdugang sa katig-a sa 15% ngadto sa 30%. Bisan pa, ang temperatura sa pagpainit kinahanglan nga kontrolon aron malikayan ang paghumok sa tumbaga nga matrix.

III. Espesyal nga mga Materyales nga Naglihok

1. Mga Materyales sa Powder Metallurgy (pananglitan, mga sangkap nga powder metallurgical nga nakabase sa iron ug tumbaga) Mga Bentaha: Ang porous nga istruktura makatipig og lubricating oil, diin ang nawong mahimong mas dasok human sa laser quenching. Ang katig-a motaas gikan sa 20-30 HRC ngadto sa 50-55 HRC, nga naghimo niini nga angay alang sa self-lubricating bearings.

2. Mga Materyales sa Surface Coating (pananglitan, thermal spray coatings ug cladding layers) Kasagarang Aplikasyon: Human sa laser quenching sa WC-Co coatings nga gi-spray sa carbon steel surfaces, usa ka "martensite matrix + cemented carbide phase" composite structure ang maporma, nga makab-ot ang katig-a nga molapas sa 1000 HV. Kini nga mga materyales gigamit sa mga wear-resistant nga components sa makinarya sa pagmina.

IV. Mga materyales nga dili angay para sa laser quenching

Ubos-karbon nga asero (sulod sa karbon Tungod sa kakulang sa carbon content, gamay ra ang martensitic transformation, nga moresulta sa dili maayong epekto sa pagtig-a (pagtaas sa katig-a nga

Puro nga austenitic nga stainless steel (pananglitan, 316L): Kulang sa martensitic transformation capability. Ang laser heating hinungdan lamang sa work hardening nga adunay limitado nga pag-uswag sa hardness (gibana-bana nga 15% -20%).