高镍合金结构钢制作钢件的螺纹表面淬火方法

技术领域

本发明属于机械制造技术领域，涉及一种可使高镍合金结构钢制作钢件的螺纹表面，通过激光照射达到表面淬火要求的高镍合金结构钢制作钢件的螺纹表面淬火方法。

背景技术

现在我国正大力发展航天航空工业，其发展的基础就是建立各种类型风洞试验设备，而风洞的主要部件是使用35CrNi3MoV或36CrNi3MoV等高镍合金结构钢制备的高压气体发生装置，该装置一般是由多支使用35CrNi3MoV或36CrNi3MoV等高镍合金结构钢制备管体连接而成，一般使用螺纹形式连接。这些管体一般直径Φ450毫米～Φ1200毫米，长度6米，重量至少4吨，连接螺纹螺距12毫米～60毫米，因工件直径大，重量重，螺纹螺距大，螺纹进行啮合时会经常产生粘扣现象，为解决粘扣问题，需要将外螺纹表面一定厚度进行淬火处理，使该厚度层硬度高于基体硬度15-60HB。因只对螺纹表面进行淬火，传统的中频感应加热方式进行淬火无法满足要求，为此需要采用激光表面淬火技术来解决问题。

发明内容

本发明的目的在于突破传统中频感应加热方式淬火技术存在的不足而使用先进的激光淬火设备对需要淬火的部位表面的深0.4毫米-1.2毫米进行淬火，形成淬火层，提升表面硬度的高镍合金结构钢制作钢件的螺纹表面淬火方法，随着螺纹表面硬度提升，螺纹在旋紧、拆卸过程中不会产生粘扣现象。

本发明的目的是这样实现的：一种高镍合金结构钢制作钢件的螺纹表面淬火方法，通过激光照射高镍合金结构钢工件螺纹表面，被照射的部位瞬时达到淬火需要加热温度，光线快速移走后，基体吸热，该部位瞬时冷却到淬火冷却温度以下，使高镍合金结构钢制作钢件的螺纹表面达到表面淬火要求，具体是采用激光发射器发出1000瓦～4000瓦功率激光，激光成线段状照射到工件螺纹表面，线段长度5毫米～30毫米，发射器到工件螺纹表面距离100毫米～300毫米，光线以45°～90°入射角照射到工件需要淬火部位的螺纹表面，并以4毫米/秒～12毫米/秒速度进行移动，完成需淬火表面扫射。

通过控制照射功率、照射线段长度、光线移动速度、入射角、照射距离控制工件螺纹淬火层深度0.4毫米-1.2毫米，淬火层硬度高于基体硬度15-60HB。

本发明的有益效果如下:

本发明是采用激光成线段形状照射到工件表面，使工件表面一定深度材料迅速升温到该工件使用材料的淬火组织转变温度，因激光照射面积微小，当光线快速移动后，照射部位因基体吸热，迅速降温到淬火冷却需要的温度以下，达到表面淬火目的。通过调节照射功率、照射线段长度、光线移动速度、入射角、照射距离就可调整淬火层深度和硬度。

本发明的这种螺纹表面淬火方法，只对表面一定深度进行淬火，且深度可控，不破坏淬火层下面基体的组织，提升表面硬度，确保螺纹在旋紧、拆卸过程中不会产生粘扣现象。生产效率高。

附图说明

图1为螺纹表面激光淬火后示意图。

1为基体部分，2为淬火层，层厚0.4～1.2毫米。

具体实施方式

如图1所示，高镍合金结构钢制作钢件的螺纹表面淬火方法，激光成线段照射到高镍合金结构钢工件螺纹表面，被照射的部位会因激光照射瞬时使其一定厚度达到淬火需要加热温度，光线快速移走后，基体吸热，该部位瞬时冷却到淬火冷却温度以下，这样被照射部位达到淬火要求。为此采用激光发射器发出1000瓦～4000瓦功率激光，激光成线段状照射到工件螺纹表面，线段长度5毫米～30毫米，发射器到工件螺纹表面距离100毫米～300毫米，光线以45°～90°入射角照射到工件需要淬火部位的螺纹表面，并以4毫米/秒～12毫米/秒速度进行移动，完成需淬火表面扫射。通过控制照射功率、照射线段长度、光线移动速度、入射角、照射距离就可控制工件螺纹淬火层深度0.4毫米-1.2毫米，淬火层硬度高于基体硬度15-60HB。

具体操作如下：

1、根据螺纹齿高选取合适功率的激光淬火设备，齿高10毫米以下使用1000瓦～2000瓦之间功率激光发射器，10毫米以上使用2000瓦～4000瓦之间功率激光发射器，这样可保证加工效率；

2、激光照射时，激光线段可与需淬火部分等长，一次照射完成淬火，也可是需淬火部分的

3、选定照射功率和激光线段长度后，即可根据淬火深度、所需硬度选择光线移动速度，此时移动速度越慢，淬火深度越深、硬度越高。

实施例1：一套风洞管体螺纹激光表面淬火，该产品螺纹大径Φ880毫米，螺距60毫米，齿高30毫米，要求淬火深度0.5-07毫米，工件基体本身硬度310-320HB，淬火后螺纹表面硬度≥340HB。

具体表面淬火过程如下：

1.根据螺纹齿高30毫米选取3000瓦功率激光发射器，定输出功率2800瓦。

2.激光照射时，一次照射完成，入射角60°此时，发射器表面距离淬火表面距离为240毫米。

3.光线段以5毫米/秒速度照射过粗淬火表面。

4.切剖试样后，进行金相检测，检测出淬火层深度为0.7毫米，淬火层硬度为360HB，基体硬度无变化。结果满足表面淬火需求。