某传动设备有限公司齿轮齿根激光淬火
技术方案
齿轮齿根激光淬火技术方案
一、待处理工件情况
某传动设备有限公司是一家研发、生产及维修机械及传动装置的公司，其公司现有两个内齿轮经过感应加热淬火处理，但齿根部分淬火程度不够，强度不够，需进行二次激光淬火进行性能强化，齿轮如下图所示：
二、淬火要求
1、对齿轮的齿根进行淬火，淬火不影响齿根以外的其它部位；
2、淬火深度在1mm左右；
三、激光淬火可行性分析
1、采用激光熔覆手段修复工艺可行性分析：
1）激光淬火能量密度集中，淬火深度大，总热输入量小，淬火后基本不会造成待修复件基体变形；
2）激光淬火相比传统方式，同样可以获得性能优良的淬火结果，下图是我司激光淬火处理后45钢轴类件的金相图片和硬度。

未淬火的基材组织主要是有珠光体+铁素体，硬度较低，而淬火后的组织主要有马氏体和参与奥氏体组成，硬度有了很大提高。

从表1可以看出未淬火的45钢硬度为HV250左右，而经过激光淬火后，硬度提高到HV760左右。

足以说明激光淬火的有效性。

图3-未淬火基材的金相组织图4-淬火后的金相组织
表1 45钢试样测试的硬度值
3）我司拥有随行打磨机器人进行自动打磨，并与多家大型机加企业有长期合作关系，可以满足该件的表面机加处理。

2、我公司技术条件
1）我公司团队在铁基、钴基、镍基等材料的激光熔覆中大量技术积累，并拥有多种成熟的激光熔覆工艺，以及进行金属材料激光淬火的技术条件；
2）我公司从低功率1KW到高功率10KW激光器熔覆系统共四套可以满足不同零件尺寸的修复需求；成套的现场修复系统包括：激光器、高精度6轴工业机器人、送粉器、水冷机、控制软件系统、其它配件备件。

经初步研究评估采用4KW熔覆设备可以满足修复。

托轮现场修复
图8-送粉3d打印成形图9-精细熔覆效果图10-快速熔覆效果3）我公司有丰富的厂内及现场修复经验，并有许多成功案例，涵盖航天、铁路、石油化工、水泥等行业，且受到客户的一致好评。

3、本项目技术评估
本项目中涉及的齿轮是42CrMo钢，是一种常用的轴类、齿轮类高强度钢，具有较好的淬透性，且对于齿轮齿根不易淬透的产品，很适合用激光淬火的方式进行局部处理。

根据之前我司的45钢激光淬火处理结果来看，本项目具有较好的可行性。

四、修复技术路线
1）现场检测：采用现场无损检测手段(着色检测)确定基材近表层是否存在的缺陷； 2）表面预处理：用丙酮冲洗去除检测液、油污、杂物，防止基材不干净导致裂纹、未淬透等问题。

3）设备安装调试、激光淬火：
A 、设备安装对环境要求：380V 工业电、环境湿度小于80%；
B 、将表面处理过的试验件按照设计好的淬火工艺进行淬火处理，切块，制作金相试样，观察其金相组织是否发生转变，测试硬度值，直至达到要求，确认淬火工艺；
C 、根据齿轮待淬火区域形状，规划淬火路径，编写程序；
D 、将齿轮表面处理干净，按照确认合理的淬火工艺对产品进行淬火处理。

4）检测和交付：检测尺寸和缺陷，通过无损检测手段进行探伤确保淬火后无裂纹等缺陷，对淬火后的尺寸进行检测，检测合格后，交付给客户。

检测评估
表面预处理 激光淬火
实时监控
测量
机器人执行 清洗
无损检测
基材成分测定
淬火工艺设计
工艺调试及试验件检测
五、客户收益
采用激光淬火技术对齿轮的齿根进行处理，可以有效解决传统淬火时齿轮齿根淬不透的问题，提升齿根的强度和硬度，改善其在使用中性能，避免断齿的现象，提高齿轮的使用寿命，从而达到节约时间和经济成本的效果。