Che cos'è l'indurimento superficiale laser?
L'indurimento superficiale laser utilizza un laser per riscaldare un materiale al di sopra del suo punto di transizione di fase, portando alla trasformazione dell'austenite in martensite e rinforzando il materiale superficiale.
Vantaggi dell'indurimento superficiale tramite laser
La tempra laser ha un'elevata densità di potenza, un'elevata velocità di raffreddamento e non richiede mezzi di raffreddamento come acqua o olio. È un processo di indurimento pulito e veloce. Rispetto ai processi di tempra a induzione, tempra alla fiamma e tempra a cementazione, la tempra laser ha uno strato di tempra uniforme, elevata durezza (generalmente 1-3 HRC superiore alla tempra a induzione), piccola deformazione del pezzo, facile controllo della profondità dello strato di riscaldamento e della traiettoria di riscaldamento e facile automazione. Non richiede la progettazione di bobine di induzione corrispondenti in base alle diverse dimensioni dei pezzi come la tempra a induzione e la lavorazione di pezzi di grandi dimensioni non deve essere limitata dalle dimensioni del forno durante il trattamento termico chimico come la tempra per cementazione. Pertanto, i processi tradizionali come la tempra ad induzione e il trattamento termico chimico vengono gradualmente sostituiti in molti settori industriali. Di particolare importanza è che la deformazione del pezzo prima e dopo la tempra laser può essere quasi trascurabile, rendendolo particolarmente adatto al trattamento superficiale di parti di alta precisione.
Rispetto ad altre tecnologie di trattamento termico superficiale come tempra ad alta frequenza, cementazione, nitrurazione, ecc., la tempra superficiale laser presenta vantaggi unici:
1. Il processo di indurimento è controllabile: può essere importato in una traiettoria di indurimento attraverso la modellazione matematica e la temperatura e la qualità dell'indurimento possono essere controllate con precisione in modo a circuito chiuso. La tempra laser può essere applicata a pezzi curvi grandi e complessi, come stampi, alberi e fori interni dei pezzi.
2. Elaborazione della selezione locale: controllo preciso della posizione, dell'area, della durezza e dell'uniformità della resistenza dello strato indurito.
3. Eccellenti prestazioni superficiali: la microstruttura indurita presenta grani martensitici estremamente fini, elevata densità di dislocazione e resistenza all'usura superficiale e resistenza all'adesione notevolmente migliorate.
4. Piccola zona interessata dal calore: l'indurimento della superficie del laser è estremamente caldo e si raffredda rapidamente, completando il processo di indurimento in un tempo molto breve, con basso stress di indurimento e deformazione.
5. Elevata durezza: la durezza dello strato indurito è superiore a quella della tempra tradizionale e la resistenza all'usura è raddoppiata.
Applicazioni dell'indurimento superficiale tramite laser
L'indurimento laser è stato applicato con successo al rinforzo superficiale di parti vulnerabili nell'industria metallurgica, meccanica e petrolchimica, in particolare per migliorare la durata delle parti vulnerabili come rulli, guide, ingranaggi e taglienti. L’effetto è significativo e sono stati ottenuti notevoli benefici economici e sociali. Negli ultimi anni si è fatto sempre più ricorso anche al rinforzo superficiale di componenti come stampi e ingranaggi.
Gli ingranaggi sono componenti ampiamente utilizzati nell'industria manifatturiera meccanica. Per migliorare la capacità portante degli ingranaggi è necessario un trattamento di indurimento superficiale. Tuttavia, i tradizionali processi di tempra degli ingranaggi, come il trattamento chimico superficiale come carburazione e nitrurazione, e la tempra superficiale a induzione e la tempra superficiale alla fiamma, presentano due problemi principali: ampia deformazione dopo il trattamento termico e difficoltà nell’ottenere uno strato di tempra uniformemente distribuito lungo il profilo del dente. , che influisce sulla durata degli ingranaggi.
Tempra laser stampi
Tempra laser della corona dentata
Indurimento laser delle canne dei cilindri