發動機轉子的激光熱處理工藝探討

摘 要：發動機轉子屬于精密加工件，公差帶范圍很小，表面清潔度要求高，激光熱處理由于實現了自淬火和自回火，能滿足零件的高清潔度、變形量小的要求，能很好的滿足零件服役條件和客戶要求。

關鍵詞：激光熱處理;清潔度;變形量

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.05.021

0 前言

發動機轉子屬于精密加工件，公差帶范圍很小，表面清潔度要求高，如果用傳統的高頻感應淬火，變形量約為0.03-0.05mm，而且由于要淬冷卻介質和回火，表面清潔度會受到影響，甚至經常發生表面發黃和生銹，影響產品色差美觀和交付使用。改用激光淬火后，發動機轉子激光淬火變形量很小，不影響產品精度等級。其硬化層組織由淬硬層、過渡層和基體組成，獲得了理想的硬化層分布形式。由于實現了自淬火和自回火，很好的解決了這些問題。轉子簡圖見圖1。

1 技術要求

（1）表面硬度：600-750HV1。

（2）硬化層深度：SHD 500HV1=0.300.7mm（截止HV1500硬度，硬化層厚度為0.3-1.0mm）。

（3）心部硬度：<400 HV1。

（4）金相組織：回火馬氏體，JB/T 9204-2008? 3-6級。

2 材料化學成分

3 激光熱處理工藝

為了研究激光淬火掃描速度對淬火硬化層深度的影響，做了如下實驗，具體工藝參數如表2所示：

4 試驗結果

（1）硬度檢測：零件按圖1所示切割，鑲嵌后試樣如圖2，檢測位置如圖2所示，A，B，C，D四個淬硬區檢測位置相同。硬化層深度用硬度法測定，顯微組織等級依據JB/T 9204-2008評定。

表3 1#工藝維氏硬度檢測數據

表4 2#工藝維氏硬度檢測數據

表5 3#工藝維氏硬度檢測數據

激光淬火掃描速度對應的淬火硬化層深度如表6（單位：mm）：

由此可見1#工藝和2#工藝都能滿足硬化層深度要求，從節能和生產節拍考慮，決定采用2#工藝。

（2）金相檢測：把2#工藝的樣件拋光腐蝕，A，B，C，D位置金相組織分別為圖3、圖4、圖5、圖6，用4%的硝酸酒精腐蝕，顯微鏡為蔡司顯微鏡，顯微組織等級依據JB/T 9204-2008評定。回火馬氏體組織為3-4級。

5 工藝分析

由于激光的可控性特別好，可以精確的對選擇的表面進行淬火，所以硬化帶面積變小，變形量非常小，而且因為激光光束能量集中，加熱區溫度上升極快，其熱量來不及傳導到加熱區周圍冷的金屬上，致使周圍冷的基體金屬起到了超強冷卻介質的作用，從而獲得淬火效果。常規淬火時的水淬冷卻速度約為600℃·S-1，激光加熱淬火時，由于功率密度高，加熱時間短，根據計算，激光的冷卻速度可達每秒數千度以上，所以它不需要其他冷卻介質，無污染問題[1]。

淬火結束后，由于余熱，表面硬化區溫度在160℃以上，持續時間達5-10分鐘，由此零件實現了自回火，所以轉子激光淬火后，不需要專門進行回火，節能效果顯著。

45#鋼激光淬火后，在200℃以下回火，硬度值無變化，這說明激光淬火時，已有一個自回火過程。

6 結論

激光熱處理能很好的滿足零件服役條件和客戶要求，由于實現了自淬火和自回火，能滿足零件的高清潔度、變形量小的要求，有很好的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]曹明翠，鄭啟光，陳祖濤，程祖海.激光熱加工[M].華中理工大學出版社，1995年6月第一版，第八章第321頁.

作者簡介：邱光明（1984-），男，浙江永嘉人，本科，中級工程師，研究方向：熱處理工藝開發。