Analyse vu Materialtypen a Charakteristiken, déi fir Laserläschtechnologie gëeegent sinn

I. Eisenmetallmaterialien (aktuell déi meescht verbreet Uwendung)

1. Mëttel- a Kuelestoffstol (Kuelestoffgehalt 0,3% ~ 0,8%), typesch Materialien:

45 Stol (héichwäertege mëttelkuelestoffhaltege Strukturstol), deen an de JIS-Normen, ASTM 1045/080M46 an DIN C45 als S45C bezeechent gëtt, ass e Premium-Kuelestoffstrukturstol mat der folgender chemescher Zesummesetzung: 0,42-0,50% Kuelestoff (C), 0,17-0,37% Silizium (Si), 0,50-0,80% Mangan (Mn) an ≤0,25% Chrom (Cr). Dëst villsäitegt Material weist eng exzellent kal/waarm Veraarbechtbarkeet, iwwerleeën mechanesch Eegeschaften, Käschteeffizienz a grouss Disponibilitéit op, wouduerch et wäit verbreet an industriellen Uwendungen agesat gëtt. Seng primär Limitatioun läit awer an der gerénger Härtbarkeet, wat et net gëeegent mécht fir d'Fabrikatioun vu Komponenten, déi grouss Querschnittsdimensiounen oder héich Präzisiounsstandarden erfuerderen.

T8 Stol: En eutektoiden Kuelestoff-Toolstahl, deen no Ofkillen an Antléissen eng héich Häert a Verschleißbeständegkeet weist, obwuel en Aschränkungen huet, dorënner eng niddreg Hëtzthärtbarkeet, eng schlecht Härtbarkeet an eng Ufällegkeet fir Iwwerhëtzungsdeformatiounen während der Bearbechtung. Dëst Material entsprécht den GB/T 1298 Serie Standarden, mat engem Kuelestoffgehalt tëscht 0,75% an 0,84%, wat et gëeegent mécht fir d'Produktioun vun einfach geformte Kaltformen a Schnëttinstrumenter. De Ofkillprozess erfuerdert Waasserkillung bei 780-800℃°C, während d'Antléissen iwwer 250℃°C eng Dimensiounsstabilitéit garantéiert. Et ass awer net recommandéiert fir Uwendungen, déi Schlagkraaftbeständegkeet erfuerderen.

65Mn Stol: E Fréijoersstolprodukt mat héijer Festigkeit no der Hëtzebehandlung a Kalthärtung, dat eng gutt Flexibilitéit a Plastizitéit bitt. Ënner identesche Uewerflächenbedingungen a voller Härtung entsprécht seng Middegkeetsgrenz där vu Fënneffaarwege Legierungsfedern. Wéinst senger schlechter Härtbarkeet gëtt et awer haaptsächlech fir kleng Federe wéi Drockjustéierungs-/Geschwindegkeetsreguléierungsfedern, Kraaftmiessfedern, allgemeng mechanesch kreesfërmeg/rechteckeg Schrauffedern oder drotgezunne Stolfedern fir kleng Maschinnen benotzt. Härtungseffekt: D'Uewerflächenhäert erreecht 55-65 HRC mat enger gehärter Schichtdéift vun 0,2~1,5 mm, mat enger eenheetlecher martensitischer Struktur an enger däitlech verbesserter Verschleißbeständegkeet (z. B. erhéicht d'Verschleißdauer vum 45-Stol sech nom Ofkille 4-6 Mol). Gëeegent fir Zännrieder, Stifter a Wellekomponenten. Mechanismus: Ausreechend Kuelestoffgehalt bildt vill Martensit, deen eng komplett Austenitiséierung während der schneller Lasererhëtzung mécht an eng voll Phasentransformatioun duerch Selbstkille erreecht.

2. Legierungsstrukturstol (mat Cr, Ni, Mo an aner Elementer), typesch Materialien:

40Cr: (40Cr fällt ënner d'Kategorie "Legierungsstrukturstol", wéi se am GB3077 definéiert ass. Dëse Stol enthält 0,37%-0,44% Kuelestoff, e bësse manner wéi 45-Stol, mat engem vergläichbare Si- an Mn-Gehalt. En enthält 0,80%-1,10% Cr. Bei waarmgewalzten Uwendungen ass dësen 1% Cr-Gehalt am Fong ineffektiv, well béid Qualitéite ähnlech mechanesch Eegeschafte weisen. Well 40Cr ongeféier hallef sou vill kascht wéi 45-Stol, féieren wirtschaftlech Iwwerleeungen dacks dozou, amplaz 45-Stol ze benotzen, wann et méiglech ass.)

35CrMo: 35CrMo ass e Spezifikatiounscode fir Legierungsstrukturstol (legéiert gehärteten a gehärtete Stol), deen der däitscher Norm 1.7220, der britescher Norm 708A37, der franséischer Norm 35CD4, etc. entsprécht, a Konformitéit mat GB/T 3077-2015. En huet e Kuelestoffäquivalent vun 0,72%, eng schlecht Schweessbarkeet, déi Virhëtzungsmoossnamen erfuerdert. Dëse Stol weist eng héich statesch Festigkeit a Schlagfestigkeit op, mat enger Zuchfestigkeit vun ≥985MPa an enger Streckgrenz vun ≥835MPa, a kann laangfristeg Betribstemperature bis zu 500℃ standhalen. En ass gëeegent fir d'Produktioun vun héichbelaaschte mechanesche Komponenten wéi Getrieber, Kurbelwellen, Pleuelstangen a Dampfturbinenspindlen a Walzwierker.

20CrMnTi: E karburéierte Stol mat engem Kuelestoffgehalt vun 0,17%-0,24%, deen dacks an der Automobilindustrie fir Getriebe benotzt gëtt. Als mëttelhärtege karburéierte Stol (Cr-Mn-Ti) weist en eng aussergewéinlech Härtbarkeet op, während en gläichzäiteg eng héich Schlagzähegkeet bei niddregen Temperaturen behält. Speziell fir d'Uewerflächenkarburéierungshärtung entwéckelt, weist dëse Stol eng exzellent Bearbechtbarkeet mat minimaler Deformatioun an aussergewéinlecher Middegkeetsbeständegkeet op. Seng Haaptapplikatioune sinn d'Produktioun vu Wellenkomponenten, Kolbendeeler a spezialiséierte Komponenten fir Autoen a Fligeren.

Läscheffekt: D'Häert kann 60~70 HRC erreechen, d'Härteschichtdéift ass 0,3~2 mm, an d'Legierungselementer verbesseren d'Härtbarkeet an d'Korrosiounsbeständegkeet (z. B. d'Middegkeetsstäerkt vun 35CrMo Zännrad nom Ofkille vun der Middegkeet ëm 30% erhéicht).

Bemierkung: Den héije Legierungsgehalt kann d'Laserabsorptiounsquote reduzéieren, dofir ass et néideg d'Energieabsorptiounseffizienz duerch eng Schwaarzungsbehandlung (wéi Phosphatioun a Beschichtung) ze verbesseren.

3. Goss (Grogoss, duktilt Goss), typesch Materialien:

HT300: ass eng Perlit-Aart vu groem Goss mat héijer Festigkeit, implementéiert den nationale Standard GB 9439-88, säin Numm "HT" steet fir groem Goss, "300" weist datt déi minimal Zuchfestigkeit vun enger Teststang mat engem Duerchmiesser vun 30 mm 300 MPa ass.

QT600-3: QT600-3 ass e perlitescht duktilt Eisen mat mëttlerer an héijer Festigkeit, mëttlerer Zähheet a Plastizitéit, héijer Gesamtperformanz, gudder Verschleißbeständegkeet a Schwéngungsdämpfung, souwéi gudde Gossprozesscharakteristiken. Seng Eegeschafte kënnen duerch verschidden Hëtztbehandlungen geännert ginn.

Läscheffekt: D'Uewerflächenhärte kann 45~55 HRC erreechen, d'Déift vun der gehärter Schicht 0,1~0,8 mm, an d'Martensit + Reschtaustenitstruktur gëtt ronderëm d'Grafitphase geformt, wat d'Anti-Schleiffäegkeet verbessert (zum Beispill gëtt de Reibungskoeffizient vun der Maschinnewierkzeugführungsschinn nom Ofkille ëm 20% reduzéiert).

II. Net-Eisenmetaller an hir Legierungen (opkomende Uwendungsberäicher)

1. Titanlegierung (Ti-6Al-4V, etc.)

Eng Titanlegierung bezitt sech op eng Vielfalt vu Legierungen, déi aus Titan an anere Metaller hiergestallt ginn. Titan ass e wichtegt Strukturmetall, dat an den 1950er Joren entwéckelt gouf, mat senger Stäerkt, Korrosiounsbeständegkeet an héijer Hëtztbeständegkeet.

Härtungseigenschaften: D'Laserheizung fërdert d'Bildung vun iwwersättigte Martensit op der Uewerfläch, an d'Häert gëtt vun 300 HV op 500~600 HV erhéicht, wärend eng gutt Zähegkeet erhale bleift (gëeegent fir d'Verstäerkung vu Fligermotorblieder).

  Technesch Schwieregkeeten: Eng Titanlegierung huet eng héich Laserreflektivitéit (ongeféier 70%), dofir sollt eng Uewerflächenvirbehandlung (wéi Sandstrahlen) oder en ultraviolette Laser (Wellenlängt 355 nm, Reflexivitéit ënner 30%) benotzt ginn.

2. Aluminiumlegierung (2xxx Serie, 7xxx Serie)

Dëst ass eng Legierung op Aluminiumbasis, déi zousätzlech Elementer wéi Koffer, Silizium, Magnesium, Zink a Mangan enthält. Duerch Upassunge vum Elementverhältnis bilt et d'Serie 1XXX bis 8XXX, déi industriellt rengt Aluminium an Aluminium-Kofferlegierungen ofdeckt. Säi Zoustandscodesystem baséiert op fënnef Grondzoustänn, dorënner F (Fräibearbechtung) an O (Glühen), mat detailléierte Coden wéi T6, déi eng präzis Kontroll vun der Festigkeit an der Korrosiounsbeständegkeet erméiglechen.

Läschmechanismus: D'Stäerkung vun der Festléisung gëtt duerch séier Erhëtzung vum Laser erreecht, an déi metastabil Ausfällphas gëtt no der Selbstkillung geformt (zum Beispill klëmmt d'Häert vun der 7075 Aluminiumlegierung vun 150 HV op 220 HV no der Ofkillung).

Applikatiounsbeschränkungen: Eng Aluminiumlegierung huet eng staark thermesch Konduktivitéit (d'thermesch Konduktivitéit ass ongeféier 200 W/mK), e Laser mat héijer Leeschtung (≥2 kW) ass noutwendeg fir d'Heizungseffizienz ze garantéieren, an et ass einfach, thermesch Spannungsdeformatiounen ze produzéieren.

3. Zinnlegierungen (Messing, Bronze)

Dëst ass eng Legierung, déi aus purem Koffer mat engem oder méi zousätzlechen Elementer besteet. Uwendungen: Uewerflächenhärtung vu verschleißbeständege Komponenten (z. B. Lager, Ventiler). Nom Laserdämpfen bilt d'Uewerfläch eng nanokristallin Struktur, wouduerch d'Häert ëm 15% bis 30% eropgeet. D'Heiztemperatur muss awer kontrolléiert ginn, fir d'Weichmachung vun der Koffermatrix ze verhënneren.

III. Spezial funktionell Materialien

1. Materialien aus der Pulvermetallurgie (z.B. pulvermetallurgesch Komponenten op Eisen- a Kofferbasis) Virdeeler: Déi poréis Struktur kann Schmierueleg späicheren, wouduerch d'Uewerfläch no der Laserhärtung méi dicht gëtt. D'Häert klëmmt vun 20-30 HRC op 50-55 HRC, wouduerch se fir selbstschmierend Lager gëeegent sinn.

2. Uewerflächenbeschichtungsmaterialien (z.B. Thermospraybeschichtungen a Verkleedungsschichten) Typesch Uwendungen: Nom Laserofkille vu WC-Co-Beschichtungen, déi op Kuelestoluewerflächen gesprëtzt goufen, gëtt eng Kompositstruktur "Martensitmatrix + Hartmetallphase" geformt, déi eng Häert vu méi wéi 1000 HV erreecht. Dës Materialien ginn a verschleißbeständege Komponenten vu Biergbaumaschinne benotzt.

IV. Materialien, déi fir Laserläschkillung net gëeegent sinn

Kuelestoffarm Stol (Kuelestoffgehalt Wéinst engem onzureichenden Kuelestoffgehalt ass d'martensitisch Transformatioun minimal, wat zu schlechten Härtungseffekter féiert (Häertzounahme

Rengen austeniteschen Edelstahl (z.B. 316L): Keng martensitisch Transformatiounsfäegkeet. Laserheizung verursaacht nëmmen d'Deformatiounshärtung mat limitéierter Häertverbesserung (ongeféier 15% -20%).