随着人们生活水平的提高及粮油食品工业的发展,面粉的品质以及品种日益为人们所重视。辊式磨粉机是现代粉厂广泛应用的研磨设备,它有各种调节机构,能适应制粉工艺的各种要求,它的主要机构是一对具有硬质表面的圆柱型辊筒-磨辊。磨辊分齿辊和光辊,齿辊用于破碎谷物,光辊用于磨制高等级面粉时的心磨系统,传统的光辊加工是喷丸处理得到绒状微粗糙表面。喷丸处理设备笨重,工作环境恶劣,表面粗糙度不好掌握。激光毛化设备小巧,操纵方便,能提高光辊表面各种性能,同时还可对光辊表面进行修复。
磨辊在可持续发展战略指导下,绿色制造已成为21世纪加工制造技术的重要特征。因此,热处理工艺也开始向可靠、安全、节能、低散热、清洁、低噪的标准发展,同时ISO14000体系对热处理装备也提出了环境优先、节能及防止热散的要求。在这些方面,激光毛化硬化技术可以满足无污染、低资源消耗及提高磨辊使用寿命等要求。
毛化方法激光毛化硬化是快速表面局部毛化淬火工艺的一种高新技术,是以大能量密度激光束在工件表面进行快速扫描,使被扫描部件的材料快速吸收光能,在极短的时间内转化为热能,并使作用区的温度急剧上升,形成奥氏体。在激光束移去后,加热层会利用零件自身进行超快速的自冷却,实激光毛化原理示意激光溶化现淬火目的。其毛化原理如所示。
在一般的激光毛化加工中,有3种工艺方法:激光相变毛化硬化、激光熔化凝固毛化硬化和激光冲击毛化硬化。激光表面毛化强化与常规硬化处理工艺比较,其主要特点有:材料表面的高速加热和高速自冷。加热速度可达104109e/s,冷却速度可达105e/s以上(可达到/极限淬火0),这就有利于提高扫描速度及相应的生产率。
激光毛化强化处理后的工件表面硬度很高,通常比常规淬火硬度高15%40%,可获得极细的强化层组织。强化层深度与加热时间的平方根成正比,通常为013015mm.采用更大功率的激光器,毛化层深度可达1mm甚至2mm,内部韧性好,寿命高。由于激光加热速度快,因而热影响区小,淬火应力及变形小。一般认为激光毛化不产生变形,而且相变强化可以使表面产生大于4000MPa的压应力,这有助于提高零件的疲劳强度。激光毛化强化工艺周期短,生产效率高,工艺过程易于实现计算机控制,自动化程度高,可用于流水生产线。激光毛化强化靠热量由表及里地传导自冷,无需冷却介质,对环境无污染。
当激光照射到金属表面时,随着照射时间的推移,可产生如下几个过程:冲击强化过程、热吸收过程、表面熔化过程、气化过程和复合过程。激光加工的基本设备包括激光器、电源、光学系统及机械系统等4大部分。其结构原理如所示。
时间控制触发器显微镜|电源y激光器>聚焦镜T电压控制机电控制y工作台z投影仪激光毛化机床结构示意图激光器是激光加工的重要设备,它的任务是把电能转变成光能,产生所需要的激光束。
结论经过激光毛化硬化处理过的磨辊,其表面淬硬层光束变换示意11激光入口21磨辊硬度高达70HRC,淬硬层厚度达900Lm,毛化均匀,对于物料的加工更加均匀,提高了出粉率。毛化硬化结果与激光功率、光束尺寸、扫描速度等有关,HWP/DV=E/V式中,P为激光功率,W;D为光斑直径,mm;V为扫描速度,mm/s.