[发明专利]宽带激光强化处理张力轮表面的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面热处理方法，具体是指用于对张力轮的工作表面进行强化处理的一种宽带激光强化处理张力轮表面的方法。

背景技术

张力轮是钢丝绳捻制设备中提供阻尼，张紧钢丝或绳股的重要部件，是直径为800毫米～1600毫米，厚度为500毫米～800毫米左右的45#钢钢铸轮；张力轮在工作中要承受很大的拉力，要求其工作表面具备很高的耐磨性能，通常是通过对张力轮的工作表面进行淬火硬化处理以提高硬度来实现耐磨性。由于张力轮的形体庞大，现有技术采用火焰淬火的方式对其表面进行淬火硬化处理，即，将张力轮夹持在旋转机床上旋转，用焰炬将其转动的表面加热至淬火临界温度，再喷射冷却水进行速冷的动态连续淬火工艺；火焰淬火由于受火焰温度、升温时间、冷却水水量、水压、水温、环境温度等影响，致使淬火后的表面硬度偏低，仅为HRC42～HRC48，整个表面的硬度和硬化层厚度不均匀，品质不良且难以一致，且处理工时长、效率低继而导致加工成本高；此外，四处飞溅的冷却水使加工环境浸湿恶劣；因此，现有技术存在硬度低、品质差、效率低、成本高、环境恶劣的问题与不足。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题与不足，本发明采用在张力轮需硬化处理加工的表面涂覆一层吸光涂层，将张力轮夹持在车床的卡盘上作匀速旋转，将宽带激光机的宽带激光聚焦光头夹持在车床的中拖板上，由车床的大拖板经中拖板带动宽带激光头沿与车床主轴轴线平行的方向作比例同步的平行移动，用宽带激光机发出的宽带激光束辐射张力轮涂覆有吸光涂层的表面，使张力轮的钢铁表面瞬间达到淬火临界温度，利用室温空气和金属的热传导骤冷实现淬火，而无需喷射任何液体冷却介质的技术方案，提供一种宽带激光强化处理张力轮表面的方法，旨在利用宽带激光束辐射升温快、热影响区域小、抗外界干扰强、稳定可靠的特性，使张力轮的表面强化处理，达到硬度高、品质优、效率高、成本低、环境清洁的目的。

本发明的目的是这样实现的：一种宽带激光强化处理张力轮表面的方法，包括喷涂吸光涂层、激光辐射淬火，其中：所述的喷涂吸光涂层为，先对张力轮的待淬火的表面进行除锈去污，再用无水乙醇擦拭干净；然后用喷枪将吸光剂均匀地喷涂在张力轮的表面上，干燥后吸光剂在张力轮的待淬火的表面上形成一层黑色的吸光涂层，所述吸光涂层厚度为30～40微米，获得涂层工件；

所述的激光辐射淬火为，将所述涂层工件夹持在车床主轴的卡盘上，将宽带激光机的宽带激光聚焦光头夹持在车床的中拖板上，宽带激光机为CO₂激光机，功率3.2～3.6kW，矩形焦点光斑为10毫米×2毫米，调整宽带激光束矩形焦点光斑与涂层工件的涂层面正交，矩形焦点光斑的长边与涂层工件的轴线平行；

启动车床带动涂层工件作匀速旋转，涂层工件的涂层面圆周旋转的线速度为1.2米/分钟～1.6米/分钟，挂上大拖板的平行进给，进给速度为9.8毫米/周，同时启动宽带激光机，宽带激光束对涂层工件的涂层面进行辐射淬火，宽带激光束的矩形焦点光斑在涂层工件的涂层面上形成无缝、螺旋线形的辐射加工轨迹；之后，用砂布对淬火面进行抛光即可；

所述进给速度为，车床主轴每旋转一周大拖板所行进的距离；所述吸光剂为，由氮化钛(粉体)、二氧化硅(粉体)、三氧化二铝(粉体)、漆片，用无水乙醇作溶剂经搅拌制得的混合液体。

工作原理及有益效果

宽带激光束的矩形焦点光斑辐射在所述涂层工件的涂层面上，吸光涂层有利于钢铁载体表面对激光能量的吸收，使得张力轮的钢铁表面瞬间达到淬火临界温度，由于张力轮的形体庞大，利用宽带激光束辐射升温快、热影响区域小，以及室温空气和张力轮自身钢铁的热传递形成的骤冷即可实现淬火，而无需喷射任何液体冷却介质冷却降温，因此避免了现有技术火焰淬火的弊端，此外，激光束辐射淬火抗外界空气扰动即风的干扰强，不受环境温度影响，稳定可靠。