激光表面处理和离子注入技术应用实例

激光表面处理和离子注入技术应用实例

零件及材料名称

工艺及设备

(应用单位)

 

汽车与拖拉机缸套

国产12kWCO2激光器

(西安内燃机配件厂)

提高寿命约40%降低成本20%汽车缸套大修期从1015万公里提高到30万公里。拖拉机缸套寿命达8000h以上

手锯条(T10)

国产2kWCO2激光器

(重庆机械厂)

使用寿命比国家标准提高61%使用中无脆断

发动机汽缸体

4条自动生产线

2kWCO2激光器

(中国第一汽车制造厂)

寿命提高1倍以上行车超过20万公里

东风4型内燃机汽缸套

2kWCO2激光器

(大连机车车辆厂)

使用寿命提高到50万公里

2-351组合机导轨

2kWCO2激光器

(中国第一汽车制造厂)

硬度和耐磨性远高于高频淬火的组织

硅钢片模具

美国820型横流1.5kWCO2激光器

(天津渤海无线电厂)

变形小模具耐磨性和使用寿命提高约10

采油机汽缸套

HJ-3型千瓦级横流CO2激光器

(青岛激光加工中心)

可取代硼缸套耐磨性和配副性优良

转向器壳体

2kW横流CO2激光器

(江西转向器厂)

耐磨性比未处理的提高4

机床

导轨

铸铁

5kWCO2激光器波导镜带宽20mmυ0.6m/min

硬度:650HV

定位环

C60

5kWCO2激光器波导镜带宽15mmυ0.65m/min

淬火深度:1mm

硬度:700HV

凸轮轴

铸铁

4.5kWCO2激光器波导镜带宽15mmυ0.9m/min

淬火深度:1.2mm

硬度:800HV

法兰

凸轮

42CrMo4V

CO2激光器4.7kW带宽10mmυ1.5m/min

CO2激光器5kW带宽6mmυ1.8m/min

淬火深度:0.3mm硬度:500HV

淬火深度:0.2mm硬度:550HV

活塞环

耐热钢

f 420mm×8mm

激光重熔5kWCO2激光器

重熔宽度:4mm

重熔深度:1.2mm

钛合金

工件

Ti6Al4V

f 200mm×20mm

激光气体表面合金化5kWCO2激光器氮气30L/min扫描速度:5mm/min

合金化宽度:16mm(圆柱面、搭接)

合金化深度:0.15mm硬度:1800HV

阀杆

密封面

耐热钢

f 60mm

5kWCO2激光器Co基合金粉末熔覆速度:0.3m/min

硬度:650HV

活塞

摩擦面

耐热钢

CO2激光2kWNiCrBSi/WS粉末熔覆层厚度:1mm熔覆速度:1.2m/min

硬度:620HV

活塞

摩擦面

耐热钢

5kWCO2激光器υ1.2m/min填充材料:药芯焊丝

辊环

低合金钢

CO2激光器6kWCo基合金粉末熔覆层厚度:1.5mm×3熔覆速度:0.3m/min

硬度:700HV

汽车

阀座

AlSi10Mg

CO2激光器6.8kWAlSi12+Delom15粉末熔覆速度:0.6m/min

硬度:340HV

凹模

CrMo耐热钢

5kWCO2激光器υ0.4m/min

熔覆层深度:1.5mm硬度:600HV

螺旋

不锈钢

激光熔覆直接成形CO2激光器4kWDelom50粉末熔覆层厚度:12mm×5熔覆速度:0.4m/min硬度:610HV

 

零件及材料名称

 

零件及材料名称

 

轴承、齿轮、阀、模具

Fe基合金

Ti+  +C+

耐蚀性

铜拉丝模

WC-CO

C+

5(寿命提高倍数

以下同)

外科手术器械

Fe基合金

Cr+

耐蚀性

刀具

工具钢

N+

5

齿轮

Fe基合金

Ta+  +C+

抗咬合性

刀具

WC-CO

N+

24

海洋器件、化工装置

不锈钢

P+

耐蚀性

切割塑料的刀具

90%Mn8%V、金刚石

N+

5

人工骨骼、宇航器件

Ti合金

C+  N+

耐磨性、耐蚀性

模具

钢、WC

WC-CO

N+

24

橡胶、塑料模具

Al合金

N+

耐磨性、起模能力

贵重金属铆接砧板

D3

N+

25

宇航、海洋用器件

Al合金

Mo+

耐蚀性

轧辊(用于铝、铜)

合金钢

36

铝罐、管挤压工具

D3

N+

35

印刷线路板钻头

高速钢

N+

4

铸模工具

35

金属钻头

工具钢

N+

0.26

丝锥

工具钢

810

石墨用钻

WC

 

6

细丝模

工具钢

34

滚铣刀

高速钢

N+

23

人造髋关节

钛合金

Ti6Al4V

N+

100

400

丝状切割器

高速钢

N+

5

环状切换器

高速钢

11

原子炉构件、化工装置

Zr合金

N+

硬度、耐磨性、

耐蚀性

注入器嘴、模

工具钢

210

燃料注入器

工具钢

100

阀座、搓丝板、移动式起重机

Cr

N+

硬度

精密航空轴承

M50440

更好耐蚀性

铍合金轴承

铍合金

B+

35

涡轮机叶片

超合金

Y+Ce+

Al+

抗氧化性

球轴承

4210

Cr+

海水中腐蚀降低3

球轴承

M50

Ti+

降低磨损和腐蚀

纺丝模口

超合金

Ti++C+

耐磨性

玻璃纤维挤压器

工具钢

Ti+

显著降低磨损

电池

铜合金

Cr+

耐蚀性

轴承

Be合金

B+

耐磨性

涡轮叶片

Ni

Y+

高抗氧化性

工具、刀具

WC+Co

N+

耐磨性

蒸汽阀门

Sn+

摩擦降低90%

牙钻

WC+Co

N+

23

泵部件

17-4PH

Ti++C+

降低磨损

零件及材料名称

离子类型及剂量

寿命提高倍数

零件及材料名称

离子类型及剂量

寿命提高倍数

 

1% C

1.6%Cr

N+ 8×1017/cm2

2

铜拉丝模

WC-6%Co

N+ 5×1017/cm2

5

塑料孔钻

高速钢

N+ 8×1017/cm2

5

注入器嘴

D3

N+ 5×1017/cm2

5

乳液割刀

WC-6%Co

N+ 8×1017/cm2

12

螺纹板牙

M2高速钢

N+ 8×1017/cm2

5

铜条模具

WC-6%Co

C+ 5×1017/cm2

5

模具和冲头

2% C

12%Cr

N+ 4×1017/cm2

显著降低粘着磨损

钢拉丝模

WC-6%Co

C+ 5×1017/cm2

3

酚醛树脂

用丝锥

M2高速钢

N+ 8×1017/cm2

12

离子混合的的应用

离子元素

混合元素、磁控溅射、离子镀

 

动态离子混合的应用

离子元素

蒸气沉积元素

 

Ti6Al4V

N+

Sn

耐磨性

N+

B

超硬氮化硼

超合金、钢

Ar+

Y

抗氧化性

N+

TiHf

强的黏结硬化层

(TiNHfN)

Ar+

Pt

表面催化

Ar+Kr+

Ar+

Ar+Xe+

CrPd

PtAl

Cr

耐蚀性

任何材料

Ne+

AlCuAu

小气孔率的

强黏结金属层

Ne+

AlCr

抗表面失泽性

Ne+He+

CrTa

耐蚀涂层

Al2O3、石英、陶瓷、塑料

Ne+He+

AlCuAu

改善黏结性

任何材料

N+

Ti

PVD涂层的

基材准备