CN104250680B - 采用轴侧吹气降低激光表面淬火功率的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及采用轴侧吹气降低激光表面淬火功率技术研究，属热处理工艺技术领域。本发明通过在本体正面开有第一通孔和第三通孔，本体上表面开有第二通孔，锁紧螺栓穿过第一通孔，调节螺栓穿过第三通孔，导气管通过锁紧装置固定在第二通孔内；锁紧螺栓上开有螺杆孔，第一螺杆穿过锁紧螺栓上的螺杆孔，锁紧螺栓与螺母锁紧将本体和第一螺杆固定。将激光淬火的零件放置于激光淬火区域，进行激光淬火的同时，进行吹送气体直至激光淬火完毕。降低激光照射区二氧化碳气体的浓度，提高激光辐照区域的温度，降低了激光淬火功率。对相同材料、相同淬火层深要求的零件，其淬火功率可由3000 W降为2000W，激光功率得到明显降低。
Description
技术领域
本发明涉及采用轴侧吹气降低激光表面淬火功率技术研究，属热处理工艺技术创新领域。
背景技术
激光表面淬火技术相较于传统热处理技术具有效率高、污染少、能耗低、应用灵活等优点。应用CO2横流激光器进行零件表面淬火处理，激光波长为10.6μm。零件在进行激光淬火处理时需喷涂吸光涂料以防止激光束反射，吸光涂料的主要成分为SiO2、Al2O3及石墨粉等。当激光束照射金属零件表面进行激光淬火时，吸光涂料氧化产生二氧化碳气体，二氧化碳气体吸收部分入射激光束形成受激辐射，降低了激光器照射在零件表面应有的单位面积激光功率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够提高激光光斑单位面积功率，降低激光器输出功率的采用轴侧吹气降低激光表面淬火功率的装置及方法。
技术解决方案
采用轴侧吹气降低激光表面淬火功率的方法，其特征在于，将激光淬火的零件放置于激光淬火区域，将激光头移至零件淬火部位，进行激光淬火的同时，对激光辐照区进行吹送气体直至激光淬火完毕。
进一步：吹送气体的送气方向位于激光轴线一侧。
进一步：吹送气体采用氧气或高压干燥压缩空气。
进一步：吹送气体为高压干燥的压缩空气，经二次调压阀，调至0.15MPa-0.25 MPa的压缩空气，吹送到激光幅照区。
进一步：高压干燥的压缩空气，经二次调压，调至0.2 MPa的压缩空气，吹送到激光辐照区域。
采用轴侧吹气降低激光表面淬火功率的装置，包括本体，本体正面开有第一通孔和第三通孔，本体上表面开有第二通孔，锁紧螺栓穿过第一通孔，调节螺栓穿过第三通孔，导气管通过锁紧装置固定在第二通孔内；锁紧螺栓上开有螺杆孔，第一螺杆穿过锁紧螺栓上的螺杆孔，锁紧螺栓与螺母锁紧将本体和第一螺杆固定。
进一步：锁紧装置为：在本体靠近导气管一侧壁上设有与顶丝相配合的螺纹孔，螺纹孔与第二通孔垂直且相连通。
进一步：锁紧装置为：在本体上表面开有通槽，通槽与第二通孔连通，通过调节螺栓上的螺母固定导气管。
本发明采用轴侧吹气，将空压机产生并经过二次调压阀调至0.2MPa的高压干燥的压缩空气吹送到激光幅照区，降低激光照射区二氧化碳气体的浓度，提高碳氧反应速度，增大单位时间内碳氧反应释放的热量，从而提高激光辐照区域的温度，同时减少了激光对二氧化碳气体的激励，将激光淬火功率由以前的3000W降为2000W，零件淬火质量即能达到设计要求，经对激光淬火试验，相同材料、相同淬火层深要求的零件，其淬火功率可由3000 W降为2000W，激光功率得到明显降低。
附图说明
图1 本发明工作原理图；
图2本发明装置结构示意图。
具体实施方式
首先，设计并制造了一套采用轴侧吹气降低激光表面淬火功率的装置，通过螺杆与机床设备导光筒相连接，采用轴侧吹气降低激光表面淬火功率，本发明包括本体11，本体11正面开有第一通孔和第三通孔，本体11上表面开有第二通孔，在本体11上表面开有通槽，通槽与第二通孔相连通，锁紧螺栓8穿过第一通孔，调节螺栓9穿过第三通孔，导气管4穿过第二通孔；锁紧螺栓8上开有螺杆孔，第一螺杆10穿过锁紧螺栓8上的螺杆孔，锁紧螺栓8与螺母锁紧将本体11和第一螺杆10固定，调节螺栓9与螺母锁紧后用于固定导气管4，实现送气位置调节，功能实用，结构紧凑。
本发明第一螺杆10通过螺纹连接在导光筒2上，本体11通过锁紧螺栓8调节位置并紧固在第一螺杆10上。通过调节螺钉9调节本体11侧面的通槽开口宽度，可实现导气管4的位置调节和紧固在激光轴线的一侧。
采用轴侧吹气激光表面淬火。图1表述的是轴侧吹气激光表面淬火原理示意图。由激光器产生的 CO2激光束1射入导光筒2，经聚焦反射镜3聚焦反射，照射在淬火零件7上，形成激光辐照区6。将空压机产生并经过二次调压阀调至0.2MPa的压缩空气，通过导气管4吹送到激光辐照区6，直至激光淬火结束，降低激光辐照区6二氧化碳气体的浓度，提高吸光涂层中碳元素的氧化反应速度，增大单位时间内碳氧反应释放的热量，从而提高激光辐照区6的温度，同时减少了激光对二氧化碳气体的激励，从而提高激光辐照区6单位面积的功率利用率，因此激光淬火功率由以前的3000W降为2000W。该项技术经实验、测试，其淬火功率可由3000W降至2000W，共生产激光淬火零件200多件约1000多吨，年节约用电10000度左右，折合电耗5000元左右/年。
Claims (1)
1.采用轴侧吹气降低激光表面淬火功率的方法，其特征在于，将涂有含碳元素的吸光涂料的激光淬火零件放置于激光淬火区域，将激光头移至零件淬火部位，由激光器产生的CO2激光束射入导光筒，经聚焦反射镜聚焦反射，照射在淬火零件上，形成激光辐照区；将空压机产生并经过二次调压阀调至0.2MPa的压缩空气，通过导气管吹送到激光辐照区，进行激光淬火的同时，对激光辐照区进行吹送气体直至激光淬火完毕；吹送气体的送气方向位于激光轴线一侧。
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| CN104250680A CN104250680A (zh) | 2014-12-31 |
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