利用激光束轮廓提高激光热处理的有效性

在过去，人们采用各种方法对金属进行热处理，热处理通常是在大型熔炉中进行的，整个物体都要经历加热过程。这些工艺有较高的能量要求，可能不适用于设备的特定部分或区域的热处理。app亚博体育

因此，利用激光进行热处理是一种被广泛接受的方法。通过识别激光束强度的均匀性、光束形状和传输光学的清洁度，可以提高激光热处理方法的效率。

Ophir-Spiricon BeamGage^®

在机车发动机气缸制造过程中采用激光热处理工艺时，关键是在工艺开始时，确保所交付的光束满足规格要求。

在这种情况下，光束的大小、形状和均匀性被设置、量化，并以图形方式显示为基线Ophir-Spiricon BeamGage^®梁分析软件．

激光热处理的主要优点是局部均匀的加热方式。然而，如果不进行成像和定量分析，那么热处理过程将是不均匀的。气缸在组装时可弃料，增加了整体制造成本。

此外，如果圆柱体制造商想要获得功率密度/cm的值²对于激光束，光束诊断可以通过功率输出校准BeamGage软件，光束在光束上各点的功率密度由所得到的图像提供。

功率密度值是一个非常重要的参数,因为如果这个值不等于最优水平,那么激光的热量可能穿透缸材料,是一种特殊的复合材料采用高强度钢,深度,影响材料的晶粒结构,导致最后一个汽缸过早失效。

本文提供了一个示例BeamGage软件校准为测量的激光输出功率6kw(图1)²图的左侧显示了整个梁。这张图显示了横梁在材料上的接触点交付1330 W/cm²，并且从一边到另一边高度均匀，这对均匀加热是绝对必要的。

在激光热处理过程中要密切监测的另一个参数是激光束的传输光学。这可以在铸造厂或洁净室环境中进行。在这里，发动机部件已经在铸造厂进行了处理，因此激光的输送光学必须定期清洗，以确保输送的光束具有准确的形状、尺寸和强度。

图1所示。用肮脏的激光罩玻璃进行筒体热处理时的光束轮廓;梁的顶部强度不均匀。

光束会受到脏光学的影响，如传送光学、转盘镜或激光罩玻璃，这些通常会扩大光束尺寸并减少传送到目标点的功率。在这两种情况下，钢瓶在热处理过程中都有不良的结果。

通过使用光束测量和图形分析，可以证明激光输出光学器件上的最终覆盖玻璃的简单清洗前后的差异。

最常受影响的表面是覆盖玻璃，因为激光加工的碎片和周围的灰尘可以在覆盖玻璃上积累。

因此，盖板玻璃应定期清洗。清洗频率由梁的周期性性能比较决定，例如一天一次，以及确定在因梁质量恶化而导致规格失效之前可以容忍的清洗时间。

图1描绘了一个激光覆盖玻璃的光束轮廓，该玻璃已经放置了许多天没有被清洁。如图所示，梁的顶部强度不均匀，且梁在X轴和Y轴上有不同的轮廓。在处理移动光学元件的情况下，在热处理运动的X方向和Y方向移动时产生的结果可能会发生很大的变化，这是不可取的。

激光光学传输头的最终盖玻璃被清洗并重新安装，以展示彻底清洗的结果。结果，输出了同样的6千瓦功率。图2展示了梁的形状、尺寸和强度，验证了这种方法具有非常理想的效果，即高度均匀的梁模式。

图2。在清洗盖玻璃后的钢瓶热处理过程中，光束轮廓显示出更加均匀的光束图案。

这一过程的后续步骤是清洗光束传输路径中的其他光学，以确保消除挥之不去的负面影响。如上所述，同样的程序也可以在光学上执行:确定该过程必须进行的频率，以提供连续和恒定的性能的激光器的规格。

提供统一一致的光束

机车发动机缸体制造商利用激光束轮廓和激光束诊断软件进行基于激光的热处理过程，提供具有一致形状和必要功率密度的均匀光束，以确保所加工的钢复合材料的理想晶粒结构。

通常，高温应用的钢复合材料应进行热处理，使晶粒组织尺寸减小100倍。这使得即使在开尔文环境下也能生产出物理强度更强、不变形的钢。这种工艺也消除了未经处理钢的脆性问题。

结论

激光热处理通过消除对破坏性检测的需要，大大降低了诊断成本，不同于破坏性检测方法使用彻底的冶金分析，这是一种常用的方法，用于验证金属内部是否产生了正确的增益结构，以及热处理是否渗透到合适的材料深度。

这些信息来自于Ophir Optronics Group提供的材料。亚博网站下载

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