Analizo de materialaj tipoj kaj karakterizaĵoj taŭgaj por lasera sensoifiga teknologio

I. Fermetalaj materialoj (nuntempe la plej ĉefa apliko)

1. Meza kaj alta karbonŝtalo (karbonenhavo 0.3%~0.8%), tipaj materialoj:

45 ŝtalo (altkvalita mezkarbona strukturŝtalo), nomita S45C en JIS-normoj, ASTM 1045/080M46, kaj DIN C45, estas altkvalita karbona strukturŝtalo kun la sekva kemia konsisto: 0,42-0,50% karbono (C), 0,17-0,37% silicio (Si), 0,50-0,80% mangano (Mn), kaj ≤0,25% kromo (Cr). Ĉi tiu multflanka materialo montras bonegan malvarman/varman prilaboreblecon, superajn mekanikajn ecojn, kostefikecon kaj larĝan haveblecon, igante ĝin vaste uzata en industriaj aplikoj. Tamen, ĝia ĉefa limigo kuŝas en malalta hardebleco, igante ĝin netaŭga por fabrikado de komponantoj postulantaj grandajn transsekcajn dimensiojn aŭ altajn precizecajn normojn.

T8-ŝtalo: Eŭtektoida karbona ilŝtalo, kiu montras altan malmolecon kaj eluziĝreziston post malvarmigo kaj revenigo, kvankam ĝi havas limigojn, inkluzive de malalta varma hardebleco, malbona hardebleco, kaj vundebleco al trovarmiĝo kaj deformado dum maŝinado. Ĉi tiu materialo konformas al la normoj de la serio GB/T 1298, enhavante karbonan enhavon inter 0,75% kaj 0,84%, kio taŭgas por fabrikado de simple formitaj malvarmformaj ŝimoj kaj tranĉiloj. La malvarmiga procezo postulas akvan malvarmigon je 780-800℃°C, dum revenigo super 250℃°C certigas dimensian stabilecon. Tamen, ĝi ne estas rekomendinda por aplikoj, kiuj postulas reziston al frapa ŝarĝo.

65Mn ŝtalo: Risortŝtala produkto kun alta forto post varmotraktado kaj malvarma tirmalmoliĝo, ofertante bonan flekseblecon kaj plastikecon. Sub identaj surfacaj kondiĉoj kaj plena malmoliĝo, ĝia laciĝlimo egalas tiun de kvin-koloraj alojrisortoj. Tamen, pro malbona malmolebleco, ĝi estas ĉefe uzata por malgrandaj risortoj kiel prem-alĝustigantaj/rapid-reguligantaj risortoj, fort-mezurantaj risortoj, ĝeneralaj mekanikaj cirklaj/rektangulaj helikformaj risortoj, aŭ drat-tiritaj ŝtalrisortoj por malgrandaj maŝinoj. Malmoliĝo: Surfaca malmoleco atingas 55-65 HRC kun hardita tavolprofundo 0,2~1,5 mm, havante unuforman martensitikan strukturon kaj signife plibonigitan eluziĝreziston (ekz., la eluziĝvivo de ŝtalo 45 pliiĝas 4-6-oble post malvarmigo). Taŭga por dentradoj, stiftoj kaj ŝaftokomponentoj. Mekanismo: Sufiĉa karbona enhavo formas abundan martensiton, kiu spertas kompletan aŭstenigon dum rapida lasera varmigo kaj atingas plenan faztransformon per memmalvarmiga malvarmigo.

2. Alojita struktura ŝtalo (aldonu Cr, Ni, Mo kaj aliajn elementojn), tipaj materialoj:

40Cr: (40Cr falas sub la kategorion de "aloja strukturŝtalo" kiel difinite en GB3077. Ĉi tiu ŝtalo enhavas 0.37%-0.44% karbonon, iomete malpli ol 45-ŝtalo, kun komparebla Si kaj Mn-enhavo. Ĝi enhavas 0.80%-1.10% Cr. En varmrulitaj aplikoj, ĉi tiu 1% Cr-enhavo estas esence neefika, ĉar ambaŭ gradoj montras similajn mekanikajn ecojn. Ĉar 40Cr kostas ĉirkaŭ duonon de la prezo de 45-ŝtalo, ekonomiaj konsideroj ofte kondukas al la uzado de 45-ŝtalo anstataŭe kiam eble.)

35CrMo: 35CrMo estas specifkodo por alojita strukturŝtalo (alojita hardita kaj malvarmigita ŝtalo), konforma al la germana normo 1.7220, la brita normo 708A37, la franca normo 35CD4, ktp., kaj konformas al GB/T 3077-2015. Ĝi havas karbonan ekvivalenton de 0.72%, malbonan veldeblon postulante antaŭvarmigajn rimedojn. Ĉi tiu ŝtalo montras altan statikan forton kaj frapreziston, kun streĉrezisto ≥985MPa kaj streĉlimo ≥835MPa, kapabla elteni longdaŭrajn funkciajn temperaturojn ĝis 500℃. Ĝi taŭgas por fabrikado de altŝarĝaj mekanikaj komponantoj kiel rapidumujoj, krankoŝaftoj, bieloj kaj vaporturbinspindeloj en laminejoj.

20CrMnTi: Karburita ŝtalo kun karbona enhavo de 0,17%-0,24%, ofte uzata en aŭtomobila fabrikado por transmisiaj ilaroj. Kiel meze malmoliĝanta karburita ŝtalo (Cr-Mn-Ti), ĝi montras esceptan hardeblecon konservante altan malalt-temperaturan reziston al frakoj. Specife desegnita por surfaca karburiga hardado, ĉi tiu ŝtalo montras bonegan maŝineblon kun minimuma deformado kaj elstara lacecrezisto. Ĝiaj ĉefaj aplikoj inkluzivas fabrikadon de ŝaftokomponentoj, piŝtpartoj kaj specialigitaj komponentoj por aŭtomobiloj kaj aviadiloj.

Efiko de sensoifigo: malmoleco povas atingi 60~70 HRC, hardita tavolo profundo 0.3~2mm, alojelementoj plibonigas la hardeblecon kaj korodreziston (ekzemple, 35CrMo-ilaro post malvarmigo la laciĝforto pliiĝas je 30%).

Noto: La alta alojenhavo povas redukti la laseran sorban rapidecon, do necesas plibonigi la energian sorban efikecon per nigriga traktado (kiel fosfatado kaj tegado).

3. Gisfero (griza gisfero, duktila gisfero), tipaj materialoj:

HT300: estas perlita tipo de alt-forta griza gisfero, kiu plenumas la nacian normon GB 9439-88, ĝia nomo "HT" reprezentas grizan gisferon, "300" indikas, ke la minimuma streĉrezisto de testbastono kun diametro de 30 mm estas 300 MPa.

QT600-3: QT600-3 estas perlita korpo kun duktila fero, kun meza kaj alta forto, meza dureco kaj plastikeco, alta ampleksa funkciado, bona eluziĝrezisto kaj vibro-dampigo, bonaj fandaj procezaj karakterizaĵoj. Ĝi povas ŝanĝi siajn ecojn per diversaj varmotraktadoj.

Efiko de sensoifigo: la surfaca malmoleco povas atingi 45~55 HRC, la hardita tavolo profundo 0.1~0.8mm, kaj la martensito + resta aŭstenita strukturo formiĝas ĉirkaŭ la grafita fazo, kio plibonigas la kapablon kontraŭ-mueli (ekzemple, la frota koeficiento de maŝinila gvidrelo post malvarmigo reduktiĝas je 20%).

II. Neferaj metaloj kaj iliaj alojoj (emerĝantaj aplikokampoj)

1. Titana alojo (Ti-6Al-4V, ktp.)

Titana alojo rilatas al diversaj alojoj faritaj el titanio kaj aliaj metaloj. Titanio estas grava struktura metalo evoluigita en la 1950-aj jaroj, titana alojo havas forton, korodreziston, altan varmoreziston.

Hardiĝaj karakterizaĵoj: La lasera hejtado antaŭenigas la formadon de supersaturita martensito sur la surfaco, kaj la malmoleco pliiĝas de 300 HV ĝis 500~600 HV, samtempe konservante bonan durecon (taŭga por plifortigo de flugmotoraj klingoj).

  Teknika malfacileco: titana alojo havas altan laseran reflektivecon (ĉirkaŭ 70%), do surfaca antaŭtraktado (kiel ekzemple sabloblovado) aŭ ultraviola lasero (ondolongo 355nm, reflektiveco sub 30%) devus esti uzata.

2. Aluminia alojo (serio 2xxx, serio 7xxx)

Ĉi tiu estas aloja materialo bazita sur aluminio enhavanta aldonitajn elementojn kiel kupro, silicio, magnezio, zinko kaj mangano. Per alĝustigoj de elementaj proporcioj, ĝi formas la serion 1XXX ĝis 8XXX, kiu kovras industriajn purajn aluminiojn kaj aluminio-kuprajn alojojn. Ĝia sistemo de statokodoj baziĝas sur kvin fundamentaj statoj, inkluzive de F (libera maŝinado) kaj O (kalcinado), kun detalaj kodoj kiel T6, kiuj ebligas precizan kontrolon de forto kaj korodrezistaj ecoj.

Sensoifiga mekanismo: La fortigo de la solida solvaĵo atingiĝas per rapida varmigo de lasero, kaj la metastabila precipitiĝinta fazo formiĝas post memmalvarmigo (ekzemple, la malmoleco de 7075 aluminia alojo pliiĝas de 150 HV ĝis 220 HV post malvarmigo).

Aplikaĵaj limigoj: aluminio-alojo havas fortan varmokonduktecon (varmokondukteco estas ĉirkaŭ 200 W/m K), altpotenca lasero (≥2 kW) estas necesa por certigi hejtadan efikecon, kaj estas facile produkti termikan streĉan deformadon.

3. Stanaj alojoj (latuno, bronzo)

Ĉi tiu estas alojo konsistanta el pura kupro kun unu aŭ pluraj aldonaj elementoj. Aplikoj: Surfaca malmoliĝo de eluziĝ-rezistaj komponantoj (ekz., lagroj, valvoj). Post lasera malvarmigo, la surfaco formas nanokristalan strukturon, pliigante la malmolecon je 15% ĝis 30%. Tamen, la varmigtemperaturo devas esti kontrolita por malhelpi moliĝon de la kupra matrico.

III. Specialaj Funkciaj Materialoj

1. Pulvormetalurgiaj Materialoj (ekz., ferbazitaj kaj kuprobazitaj pulvormetalurgiaj komponantoj) Avantaĝoj: La pora strukturo povas konservi lubrikan oleon, kaj la surfaco fariĝas pli densa post lasera malvarmigo. La malmoleco pliiĝas de 20-30 HRC ĝis 50-55 HRC, kio igas ilin taŭgaj por memlubrikaj lagroj.

2. Surfacaj Tegaĵoj (ekz., termikaj ŝprucaj tegaĵoj kaj fasadaj tavoloj) Tipaj Aplikoj: Post lasera malvarmigo de WC-Co-tegaĵoj ŝprucitaj sur karbonŝtalaj surfacoj, formiĝas kompozita strukturo "martensita matrico + cementita karbida fazo", atingante malmolecon superantan 1000 HV. Ĉi tiuj materialoj estas uzataj en eluziĝ-rezistaj komponantoj de minmaŝinaro.

IV. Materialoj netaŭgaj por lasera sensoifigo

Malaltkarbona ŝtalo (karbona enhavo Pro nesufiĉa karbona enhavo, la martensitika transformo estas minimuma, rezultante en malbonaj hard-efikoj (pliiĝo de malmoleco

Pura aŭstenita neoksidebla ŝtalo (ekz., 316L): Mankas kapablo per martensita transformado. Lasera hejtado nur kaŭzas labormalmoliĝon kun limigita plibonigo de malmoleco (ĉirkaŭ 15%-20%).