லேசர் தணித்தல் தொழில்நுட்பத்திற்கு ஏற்ற பொருள் வகைகள் மற்றும் பண்புகளின் பகுப்பாய்வு

I. இரும்பு உலோகப் பொருட்கள் (தற்போது மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் பயன்பாடு)

1. நடுத்தர மற்றும் உயர் கார்பன் எஃகு (கார்பன் உள்ளடக்கம் 0.3%~0.8%), பொதுவான மூலப்பொருட்கள்:

45 எஃகு JIS தரநிலைகள், ASTM 1045/080M46, மற்றும் DIN C45 ஆகியவற்றில் S45C எனக் குறிப்பிடப்படும் (உயர்தர நடுத்தர-கார்பன் கட்டமைப்பு எஃகு), பின்வரும் வேதியியல் கலவையைக் கொண்ட ஒரு பிரீமியம் கார்பன் கட்டமைப்பு எஃகு ஆகும்: 0.42-0.50% கார்பன் (C), 0.17-0.37% சிலிக்கான் (Si), 0.50-0.80% மாங்கனீசு (Mn), மற்றும் ≤0.25% குரோமியம் (Cr). இந்தப் பன்முகப் பயன்பாடுள்ள பொருள், சிறந்த குளிர்/வெப்ப வேலைத்திறன், உயர்ந்த இயந்திரவியல் பண்புகள், செலவுத் திறன் மற்றும் பரவலான கிடைக்கும் தன்மை ஆகியவற்றைக் கொண்டிருப்பதால், இது தொழில்துறைப் பயன்பாடுகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இருப்பினும், இதன் முதன்மைக் குறைபாடு குறைந்த கடினமாக்கும் திறன் ஆகும், இது பெரிய குறுக்குவெட்டுப் பரிமாணங்கள் அல்லது உயர் துல்லியத் தரநிலைகள் தேவைப்படும் பாகங்களைத் தயாரிப்பதற்குப் பொருத்தமற்றதாக ஆக்குகிறது.

T8 எஃகு: இது ஒரு யூடெக்டாய்டு கார்பன் கருவி எஃகு ஆகும். இது தணித்தல் மற்றும் பதப்படுத்துதலுக்குப் பிறகு அதிக கடினத்தன்மை மற்றும் தேய்மான எதிர்ப்பைக் காட்டுகிறது. இருப்பினும், குறைந்த வெப்பக் கடினப்படுத்தும் திறன், மோசமான கடினப்படுத்தும் திறன், மற்றும் இயந்திர வேலைப்பாட்டின் போது அதிக வெப்பத்தால் ஏற்படும் உருக்குலைவுக்கு உள்ளாகும் தன்மை போன்ற வரம்புகளையும் இது கொண்டுள்ளது. இந்த மூலப்பொருள் GB/T 1298 தொடர் தரநிலைகளுக்கு இணங்குகிறது, மேலும் 0.75% முதல் 0.84% ​​வரை கார்பன் உள்ளடக்கத்தைக் கொண்டிருப்பதால், எளிய வடிவமுடைய குளிர்-உருவாக்கும் அச்சுகள் மற்றும் வெட்டுக் கருவிகளைத் தயாரிக்க இது பொருத்தமானதாக அமைகிறது. தணித்தல் செயல்முறைக்கு 780-800℃°C வெப்பநிலையில் நீர் குளிர்வித்தல் தேவைப்படுகிறது, அதே சமயம் 250℃°C-க்கு மேல் பதப்படுத்துதல் பரிமாண நிலைத்தன்மையை உறுதி செய்கிறது. இருப்பினும், தாக்கச் சுமை எதிர்ப்புத் தேவைப்படும் பயன்பாடுகளுக்கு இது பரிந்துரைக்கப்படவில்லை.

65 மில்லியன் ஸ்டீல்: வெப்பச் செயலாக்கம் மற்றும் குளிர் இழுத்தல் கடினப்படுத்துதலுக்குப் பிறகு அதிக வலிமையுடன், நல்ல நெகிழ்வுத்தன்மை மற்றும் நெகிழ்ச்சித்தன்மையை வழங்கும் ஒரு சுருள் எஃகுப் பொருள். ஒரே மாதிரியான மேற்பரப்பு நிலைகள் மற்றும் முழுமையான கடினப்படுத்துதலின் கீழ், இதன் சோர்வு வரம்பு ஐந்து-வண்ண உலோகக் கலவை சுருள்களின் சோர்வு வரம்பிற்கு இணையாக உள்ளது. இருப்பினும், குறைந்த கடினப்படுத்தும் திறன் காரணமாக, இது முக்கியமாக அழுத்தம் சரிசெய்யும்/வேகம் கட்டுப்படுத்தும் சுருள்கள், விசை அளவிடும் சுருள்கள், பொதுவான இயந்திர வட்ட/செவ்வக சுருள் சுருள்கள் அல்லது சிறிய இயந்திரங்களுக்கான கம்பி இழுக்கப்பட்ட எஃகு சுருள்கள் போன்ற சிறிய அளவிலான சுருள்களுக்குப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. கடினப்படுத்தும் விளைவு: 0.2~1.5 மிமீ கடினப்படுத்தப்பட்ட அடுக்கு ஆழத்துடன் மேற்பரப்புக் கடினத்தன்மை 55-65 HRC ஐ அடைகிறது, இது சீரான மார்டென்சிடிக் கட்டமைப்பையும் கணிசமாக மேம்படுத்தப்பட்ட தேய்மான எதிர்ப்பையும் கொண்டுள்ளது (எ.கா., 45 எஃகின் தேய்மான ஆயுள் தணித்தலுக்குப் பிறகு 4-6 மடங்கு அதிகரிக்கிறது). பற்சக்கரங்கள், முள்கள் மற்றும் தண்டு பாகங்களுக்கு ஏற்றது. செயல்முறை: போதுமான கார்பன் உள்ளடக்கம் ஏராளமான மார்டென்சைட்டை உருவாக்குகிறது, இது விரைவான லேசர் வெப்பமாக்கலின் போது முழுமையான ஆஸ்டெனிடைசேஷனுக்கு உட்பட்டு, சுய-குளிரூட்டல் தணித்தல் மூலம் முழுமையான கட்ட மாற்றத்தை அடைகிறது.

2. கலப்புலோகக் கட்டமைப்பு எஃகு (குரோமியம், நிக்கல், மாலிப்டினம் மற்றும் பிற தனிமங்கள் சேர்க்கப்பட்டது), பொதுவான மூலப்பொருட்கள்:

40 கோடி: (GB3077-ல் வரையறுக்கப்பட்டுள்ளபடி, 40Cr என்பது "கலப்புலோகக் கட்டமைப்பு எஃகு" என்ற வகையின் கீழ் வருகிறது. இந்த எஃகில் 0.37%-0.44% கார்பன் உள்ளது, இது 45 எஃகை விட சற்றுக் குறைவு, மேலும் இதில் சிலிக்கான் (Si) மற்றும் மாங்கனீஸ் (Mn) ஆகியவற்றின் உள்ளடக்கம் ஒப்பிடத்தக்கதாக உள்ளது. இதில் 0.80%-1.10% குரோமியம் (Cr) உள்ளது. சூடான உருட்டல் பயன்பாடுகளில், இந்த 1% குரோமியம் உள்ளடக்கம் அடிப்படையில் பயனற்றது, ஏனெனில் இரண்டு தரங்களும் ஒரே மாதிரியான இயந்திரவியல் பண்புகளை வெளிப்படுத்துகின்றன. 40Cr எஃகின் விலை 45 எஃகின் விலையில் ஏறக்குறைய பாதியாக இருப்பதால், பொருளாதாரக் காரணங்களுக்காக முடிந்தவரை 45 எஃகையே பயன்படுத்த வேண்டியுள்ளது.)

35 கோடி ரூபாய்: 35CrMo என்பது கலப்புலோகக் கட்டமைப்பு எஃகிற்கான (தணித்து பதப்படுத்தப்பட்ட கலப்புலோக எஃகு) ஒரு விவரக்குறிப்புக் குறியீடாகும். இது ஜெர்மன் தரநிலை 1.7220, பிரிட்டிஷ் தரநிலை 708A37, பிரெஞ்சு தரநிலை 35CD4 போன்றவற்றுடன் தொடர்புடையது மற்றும் GB/T 3077-2015 தரநிலைக்கு இணங்குகிறது. இது 0.72% கார்பன் சமானத்தைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் மோசமான பற்றவைப்புத் திறனைக் கொண்டிருப்பதால், முன்கூட்டியே சூடாக்கும் நடவடிக்கைகள் தேவைப்படுகின்றன. இந்த எஃகு அதிக நிலை வலிமை மற்றும் தாக்கக் கடினத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளது; இதன் இழுவிசை வலிமை ≥985MPa மற்றும் வளைவு வலிமை ≥835MPa ஆகும். இது 500℃ வரையிலான நீண்ட கால இயக்க வெப்பநிலைகளைத் தாங்கும் திறன் கொண்டது. உருட்டு ஆலைகளில் கியர்பாக்ஸ்கள், கிராங்க்ஷாஃப்ட்கள், இணைப்புத் தண்டுகள் மற்றும் நீராவி விசையாழி சுழல் அச்சுகள் போன்ற அதிக சுமை தாங்கும் இயந்திரக் கூறுகளைத் தயாரிக்க இது பொருத்தமானது.

20CrMnTi: 0.17%-0.24% கார்பன் உள்ளடக்கம் கொண்ட ஒரு கார்பரைஸ்டு எஃகு, இது பொதுவாக வாகன உற்பத்தியில் டிரான்ஸ்மிஷன் கியர்களுக்காகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஒரு நடுத்தர-கடினப்படுத்தும் கார்பரைஸ்டு எஃகு (Cr-Mn-Ti) என்பதால், இது உயர்வான குறைந்த-வெப்பநிலை தாக்கக் கடினத்தன்மையைப் பராமரிக்கும் அதே வேளையில், விதிவிலக்கான கடினப்படுத்தும் திறனை வெளிப்படுத்துகிறது. குறிப்பாக மேற்பரப்பு கார்பரைசேஷன் கடினப்படுத்துதலுக்காக வடிவமைக்கப்பட்ட இந்த எஃகு, குறைந்தபட்ச உருக்குலைவுடன் சிறந்த இயந்திரத்திறனையும், மிகச்சிறந்த சோர்வு எதிர்ப்பையும் வெளிப்படுத்துகிறது. இதன் முதன்மைப் பயன்பாடுகளில், வாகனங்கள் மற்றும் விமானங்களுக்கான ஷாஃப்ட் பாகங்கள், பிஸ்டன் பாகங்கள் மற்றும் சிறப்பு பாகங்கள் தயாரித்தல் ஆகியவை அடங்கும்.

தணிக்கும் விளைவு: கடினத்தன்மை 60~70 HRC வரை அடையலாம், கடினப்படுத்தப்பட்ட அடுக்கின் ஆழம் 0.3~2 மிமீ ஆகும், கலப்புலோகக் கூறுகள் கடினமாக்கும் திறனையும் அரிப்பு எதிர்ப்பையும் மேம்படுத்துகின்றன (உதாரணமாக, 35CrMo பற்சக்கரம் தணித்தலுக்குப் பிறகு அதன் சோர்வு வலிமை 30% அதிகரித்தது).

குறிப்பு: அதிக உலோகக் கலவை உள்ளடக்கம் லேசர் உறிஞ்சும் வீதத்தைக் குறைக்கக்கூடும், எனவே பாஸ்பேட்டிங் மற்றும் பூச்சு போன்ற கருமையாக்கும் செயல்முறைகள் மூலம் ஆற்றல் உறிஞ்சும் திறனை மேம்படுத்துவது அவசியம்.

3. வார்ப்பு இரும்பு (சாம்பல் நிற வார்ப்பு இரும்பு, நீளும் தன்மை கொண்ட வார்ப்பு இரும்பு), பொதுவான மூலப்பொருட்கள்:

HT300: இது ஒரு பெர்லைட் வகை உயர் வலிமை கொண்ட சாம்பல் வார்ப்பிரும்பு ஆகும், இது GB 9439-88 என்ற தேசிய தரநிலையைச் செயல்படுத்துகிறது, இதன் பெயரில் உள்ள "HT" என்பது சாம்பல் வார்ப்பிரும்பைக் குறிக்கிறது, "300" என்பது 30 மிமீ விட்டம் கொண்ட ஒரு சோதனைக் கம்பியின் குறைந்தபட்ச இழுவிசை வலிமை 300MPa என்பதைக் குறிக்கிறது.

QT600-3: QT600-3 என்பது ஒரு பேர்லைடிக் பாடி டக்டைல் ​​அயர்ன் ஆகும். இது நடுத்தர மற்றும் உயர் வலிமை, நடுத்தர கடினத்தன்மை மற்றும் நெகிழ்வுத்தன்மை, உயர் ஒருங்கிணைந்த செயல்திறன், நல்ல தேய்மான எதிர்ப்பு மற்றும் அதிர்வு தணிப்பு, மற்றும் நல்ல வார்ப்பு செயல்முறை பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது. பல்வேறு வெப்ப சிகிச்சைகள் மூலம் இதன் பண்புகளை மாற்றிக்கொள்ள முடியும்.

தணிக்கும் விளைவு: மேற்பரப்புக் கடினத்தன்மை 45~55 HRC வரை அடையலாம், கடினப்படுத்தப்பட்ட அடுக்கின் ஆழம் 0.1~0.8 மிமீ ஆகும், மேலும் கிராஃபைட் கட்டத்தைச் சுற்றி மார்டன்சைட் + எஞ்சிய ஆஸ்டனைட் அமைப்பு உருவாகிறது, இது தேய்ப்பு எதிர்ப்புத் திறனை மேம்படுத்துகிறது (எடுத்துக்காட்டாக, தணித்தலுக்குப் பிறகு இயந்திரக் கருவி வழிகாட்டி தண்டின் உராய்வுக் குணகம் 20% குறைக்கப்படுகிறது).

II. இரும்பு அல்லாத உலோகங்கள் மற்றும் அவற்றின் கலப்புலோகங்கள் (வளர்ந்து வரும் பயன்பாட்டுத் துறைகள்)

1. டைட்டானியம் கலப்புலோகம் (Ti-6Al-4V, முதலியன)

டைட்டானியம் கலப்புலோகம் என்பது டைட்டானியம் மற்றும் பிற உலோகங்களைக் கொண்டு தயாரிக்கப்படும் பல்வேறு கலப்புலோகங்களைக் குறிக்கிறது. டைட்டானியம் 1950களில் உருவாக்கப்பட்ட ஒரு முக்கியமான கட்டமைப்பு உலோகம் ஆகும். டைட்டானியம் கலப்புலோகம் வலிமை, அரிப்பு எதிர்ப்பு மற்றும் அதிக வெப்ப எதிர்ப்புத் திறன் ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளது.

கடினப்படுத்தும் பண்புகள்: லேசர் வெப்பமூட்டல், மேற்பரப்பில் அதிசெறிவூட்டப்பட்ட மார்டன்சைட் உருவாவதை ஊக்குவிக்கிறது, மேலும் நல்ல உறுதித்தன்மையைப் பராமரிக்கும் அதே வேளையில், கடினத்தன்மை 300 HV-இலிருந்து 500~600 HV ஆக அதிகரிக்கப்படுகிறது (விமான இயந்திர இறக்கைகளை வலுப்படுத்த ஏற்றது).

  தொழில்நுட்பச் சிக்கல்: டைட்டானியம் கலப்புலோகம் அதிக லேசர் பிரதிபலிப்புத்திறனைக் (சுமார் 70%) கொண்டிருப்பதால், மேற்பரப்பு முன்சிகிச்சை (மணல் தெளித்தல் போன்றவை) அல்லது புற ஊதா லேசர் (அலைநீளம் 355nm, பிரதிபலிப்புத்திறன் 30% க்கும் குறைவு) பயன்படுத்தப்பட வேண்டும்.

2. அலுமினியக் கலப்புலோகம் (2xxx தொடர், 7xxx தொடர்)

இது தாமிரம், சிலிக்கான், மக்னீசியம், துத்தநாகம் மற்றும் மாங்கனீசு போன்ற கூடுதல் தனிமங்களைக் கொண்ட ஒரு அலுமினியம் அடிப்படையிலான உலோகக் கலவைப் பொருளாகும். தனிம விகிதச் சரிசெய்தல்கள் மூலம், இது தொழில்துறை தூய அலுமினியம் மற்றும் அலுமினியம்-தாமிர உலோகக் கலவைகளை உள்ளடக்கிய 1XXX முதல் 8XXX வரையிலான தொடரை உருவாக்குகிறது. இதன் நிலைக் குறியீட்டு அமைப்பானது F (இயந்திர வேலைப்பாடு) மற்றும் O (பதப்படுத்துதல்) ஆகிய ஐந்து அடிப்படை நிலைகளை அடிப்படையாகக் கொண்டது. மேலும், T6 போன்ற விரிவான குறியீடுகள் வலிமை மற்றும் அரிப்பு எதிர்ப்புப் பண்புகளைத் துல்லியமாகக் கட்டுப்படுத்த உதவுகின்றன.

தணிக்கும் வழிமுறைகள்: லேசரை விரைவாகச் சூடாக்குவதன் மூலம் திடக் கரைசல் வலுவூட்டல் அடையப்படுகிறது, மேலும் சுய-குளிர்ச்சிக்குப் பிறகு நிலைமாறக்கூடிய வீழ்படிவு நிலை உருவாகிறது (உதாரணமாக, தணித்தலுக்குப் பிறகு 7075 அலுமினியக் கலவையின் கடினத்தன்மை 150 HV இலிருந்து 220 HV ஆக அதிகரிக்கிறது).

விண்ணப்ப வரம்புகள்: அலுமினியக் கலவை வலுவான வெப்பக் கடத்துத்திறனைக் கொண்டுள்ளது (வெப்பக் கடத்துத்திறன் சுமார் 200 W/m K), வெப்பமூட்டும் திறனை உறுதிப்படுத்த உயர் சக்தி லேசர் (≥2 kW) தேவைப்படுகிறது, மேலும் இதில் வெப்ப அழுத்த உருக்குலைவு எளிதில் ஏற்படுகிறது.

3. தகரக் கலவைகள் (பித்தளை, வெண்கலம்)

இது தூய செம்புடன் ஒன்று அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட கூடுதல் தனிமங்கள் சேர்க்கப்பட்டு உருவாக்கப்பட்ட ஒரு உலோகக் கலவையாகும். பயன்பாடுகள்: தேய்மானத்தைத் தாங்கும் பாகங்களின் (எ.கா., தாங்கிகள், வால்வுகள்) மேற்பரப்பைக் கடினப்படுத்துதல். லேசர் மூலம் குளிர்வித்த பிறகு, மேற்பரப்பானது ஒரு நானோபடிக அமைப்பை உருவாக்கி, கடினத்தன்மையை 15% முதல் 30% வரை அதிகரிக்கிறது. இருப்பினும், செம்பு மூலக்கூறு மென்மையாவதைத் தடுக்க, வெப்பமூட்டும் வெப்பநிலையைக் கட்டுப்படுத்த வேண்டும்.

III. சிறப்பு செயல்பாட்டு பொருட்கள்

1. தூள் உலோகவியல் பொருட்கள் (எ.கா., இரும்பு மற்றும் தாமிரத்தை அடிப்படையாகக் கொண்ட தூள் உலோகவியல் கூறுகள்) நன்மைகள்: இதன் நுண்துளை அமைப்பு மசகு எண்ணெயைச் சேமிக்கக்கூடியது, மேலும் லேசர் மூலம் தணித்த பிறகு மேற்பரப்பு அடர்த்தியாகிறது. கடினத்தன்மை 20-30 HRC-இலிருந்து 50-55 HRC-ஆக அதிகரிப்பதால், இவை சுய-மசகு தாங்கிகளுக்கு ஏற்றதாக அமைகின்றன.

2. மேற்பரப்பு பூச்சுப் பொருட்கள் (எ.கா., வெப்பத் தெளிப்புப் பூச்சுகள் மற்றும் மேலுறைப் படலங்கள்) பொதுவான பயன்பாடுகள்: கார்பன் எஃகு மேற்பரப்புகளில் தெளிக்கப்பட்ட WC-Co பூச்சுகளை லேசர் குளிர்வித்தலுக்குப் பிறகு, "மார்டன்சைட் மேட்ரிக்ஸ் + சிமென்டட் கார்பைடு கட்டம்" என்ற ஒரு கலப்பு அமைப்பு உருவாகி, 1000 HV-க்கும் அதிகமான கடினத்தன்மையை அடைகிறது. இந்தப் பொருட்கள் சுரங்க இயந்திரங்களின் தேய்மான-எதிர்ப்பு பாகங்களில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

IV. லேசர் தணிப்பிற்குப் பொருத்தமற்ற பொருட்கள்

குறைந்த கார்பன் எஃகு (கார்பன் உள்ளடக்கம் போதுமான கார்பன் உள்ளடக்கம் இல்லாததால், மார்டென்சிடிக் உருமாற்றம் மிகக் குறைவாக உள்ளது, இதன் விளைவாக கடினப்படுத்தும் விளைவுகள் குறைவாகவே இருக்கின்றன (கடினத்தன்மை அதிகரிப்பு

தூய ஆஸ்டெனிடிக் துருப்பிடிக்காத எஃகு (எ.கா., 316L): மார்டென்சிடிக் உருமாற்றத் திறன் இல்லை. லேசர் வெப்பமூட்டல், வரையறுக்கப்பட்ட கடினத்தன்மை மேம்பாட்டுடன் (சுமார் 15% - 20%) வேலை கடினப்படுத்துதலை மட்டுமே ஏற்படுத்துகிறது.