硬化是施加在鋼件上的一種表麵熱處理，其能大大增強鋼件的硬度。巴斯克大學(UPV/EHU)高性能製造研究組對一項創新性技術進行了研究和微調從而得出了這一套工藝。它涉及了激光的使用，但是不同於傳統的係統，其使用的是掃描光學，這使得其能在所處理的零件厚度上具有很大的適應度。

 

鋼的硬度可以通過硬化來實現，這對於需要高耐磨性的鋼件如鋼板衝壓模具來說至關重要。首先進行一個高達800-1000oC的加熱過程，然後進行快速的冷卻。這會使得鋼的結構發生變化。

 

如果硬化使用激光來進行，因為它是一個高度局域化的熱源，它會使得隻有表麵會被硬化，而將零件的核心保留在它們的原始狀態;“從而使得零件不那麽脆，而且由於作用在上麵的熱比較少，零件的扭曲也會小得多。最後，熱的作用會使零件變形，這意味著最後它必須用其他的方法來進行表麵處理，”Aitzol Lamikiz解釋說，他是巴斯克大學機械工程係教授以及執行這項研究的高性能製造研究組的成員。在工業中，激光硬化工藝從2000年開始就已被使用。然而，根據Lamikiz說，它有一個局限性：“激光以一個恒定的帶寬掃描，因而最後得到的硬化區的厚度也是恒定的。”


利用掃描光學來進行激光硬化的試驗零件。

 

為了使這項技術更靈活，巴斯克大學的這個研究小組決定評估一下在該工藝過程中采用移動的掃描光學的可行性。他們所使用的光學係統(檢流計掃描儀)所起的作用是以一個很快的速度移動一個非常小的激光器，逐線掃描表麵。這樣，硬化寬度可以簡單地通過改變程序參數來調整。通過將該硬化過程與刷牆相類比，Lamikiz解釋說，傳統的激光硬化“就像是用一個滾筒來刷牆，所以其所刷的寬度對應於滾筒的寬度。相反，在這種新技術中，我們用具有最細筆尖的記號筆代替了滾筒。”

 

在進行的實驗中，他們發現的第一件事是：“使用這種技術來進行硬化是可能的。然後，我們逐漸看到了熱處理的結果是怎麽隨著激光運動速度、所使用的功率等的不同而發生改變的，根據我們的測試，當激光移動速度非常快的時候，其結果類似於傳統的工藝，”他說。

 

充滿前景的結果

 

為了探索進一步使用這種方法的可能性，巴斯克大學機械工程係與巴斯克自治區以及意大利Piedmont的公司一起合作進行了一個名為Hardlas的項目來測試這個工藝能在多大程度上可行。“我們可以說，這個項目是成功的，因為我們看到它是可行的，可以轉移到工業上，”該研究人員說。

 

雖然他們已經測試了該工藝過程的可行性，但若要達到工業生產的水平仍需要進行幾個步驟。他們遇到的主要困難之一是控製該過程：“使被處理的材料達到所需要的溫度從而使熱處理得以發生很重要，但是溫度也不能超了，否則我們會使材料融化。在我們的工藝過程中，由於激光是不斷移動，控製起來要複雜得多，”Lamikiz解釋說。另一方麵，測試是“在高校用的實驗室設備上進行的。而要在工業規模上使用該工藝過程，用更強大的，不同的激光器來在不同的材料上進行測試非常重要，等等”他補充說。