齒輪是機械設備傳(chuan) 動係統中應用最為(wei) 廣泛數量極大的通用機械零件，在使用過程中易產(chan) 生疲勞點蝕、膠合、斷齒等失效現象。齒輪表麵質量的好壞直接影響傳(chuan) 動部件的質量和壽命，因此為(wei) 了有效提高齒輪的承載能力，延長其使用壽命，通常采用對齒輪表麵進行強化處理的方法以提高齒麵硬度。

齒輪激光表麵強化是一種新型的齒輪表麵強化技術，它可以克服傳(chuan) 統的齒輪表麵強化工藝，如滲碳淬火、感應淬火等的硬化層分布不均，變形大等缺點，是目前齒輪加工的前沿技術，已被用於(yu) 美國核潛艇上的齒輪處理；是極有發展前景的高新技術。

一．國內(nei) 外研究現狀

早在1980年，美國軍(jun) 事應用技術實驗室就對齒輪的激光硬化調查結果作過一個(ge) 廣播節目報道，並由芝加哥伊利諾理工學院研究所承擔了齒輪的激光硬化研究項目，之後公布了實驗結果：對激光表麵硬化處理後和經滲碳處理後的AMS（美國航空材料規範）6265正齒輪的抗膠合壽命與(yu) 齒的彎曲強度的比較表明，激光硬化代替滲碳處理在航空器件中的AMS6265齒輪能得到顯著的經濟效果，有效硬化深度為(wei) 0.66～0.86mm，單件成本降低了37%～78%.八十年代末，美國加州機電研究所用5kW激光器對大型花鍵軸進行激光淬火，獲得淬火硬度HRC59，深度0.762～0.864mm的淬硬層.美國軍(jun) 方研究所用激光淬火潛水艇、飛機等重載大齒輪，解決(jue) 常規熱處理引起齒輪變形過大及噪音問題.激光淬火的齒輪包括AH－64直升機輔助動力裝置的行星齒輪及飛機主傳(chuan) 動裝置的傳(chuan) 動齒輪.由於(yu) 激光硬化後不需要研磨，故可大大降低生產(chan) 成本，提高生產(chan) 率.

目前，國內(nei) 對齒輪激光、淬火的激光掃描方式、機理及工藝參數優(you) 化等技術進行的研究，均取得了一定的成果.

二．齒輪加工傳(chuan) 統工藝

（一） 傳(chuan) 統加工工藝：傳(chuan) 統主要采用滲碳工藝和高頻表麵淬火工藝等工藝路線。

1.  滲碳工藝路線

采用低碳鋼材質（如20Cr、20CrMnTi等），使工件表麵具有耐磨性。該工藝具有較好的綜合性能，但由於(yu) 成本高、易造成環境汙染，且不方便大模數齒輪和大齒輪軸處理，目前僅(jin) 在汽車、拖拉機等特定行業(ye) 采用；

2.  #p#分頁標題#e#高頻淬火工藝路線

采用中碳鋼材質如：低檔的45#（及其代用品）、中檔的40Ｃr（及其代用品）、高檔的４２CrMo（及其代用品）等。加工後使工件具有耐磨性能。

（二）傳(chuan) 統工藝的弊病中、小型批量處理的齒輪

常規處理方法多采用高頻淬火、滲碳、氮化、碳氮共滲等工藝方法，其優(you) 點在於(yu) 硬化均勻，可批量處理，但氮化處理的硬化曾則不及激光處理的層深；缺點在於(yu) ：

1） 由於(yu) 長時間高溫加熱齒輪，其內(nei) 部組織有長大趨勢，內(nei) 部綜合機構性能易變，其需配以冷卻設施，工藝較為(wei) 複雜；

2） 容易使齒麵產(chan) 生較大的變形，必須進行磨削加工，而磨削時又容易出現磨削裂紋；

3） 常規工藝加工處理的周期很長，能源消耗很大。

因此減小齒麵的變形、縮短加工周期一直是硬齒麵齒輪的關(guan) 鍵技術難題之一。而激光熱處理變形小、周期短、無汙染，為(wei) 解決(jue) 齒麵淬火變形提供了有效的途徑，且工藝簡單，加工速度快，淬硬層深度均勻，硬度穩定，在齒輪的傳(chuan) 動齧合過程中耐磨性強，其整體(ti) 的綜合性能良好。

大型齒輪

常規處理方法多采用感應淬火或火焰淬火，優(you) 點在於(yu) 淬硬層深，但由於(yu) 熱源不穩定，易產(chan) 生過熱、過燒現象，使齒麵組織不均勻、硬度不穩定；而激光處理此類齒輪，以其穩定的熱源、快熱、急冷的淬火等特點，使齒麵組織細小、硬度均勻。

二．激光表麵工程技術處理齒輪工藝及特點

１．用激光表麵處理技術代替傳(chuan) 統工藝對齒輪的處理，具有工藝穩定、提高齒輪質量而不提高成本的優(you) 點。激光在齒輪上的應用工藝有：#p#分頁標題#e#激光表麵淬火、激光表麵合金化。

例如激光表麵淬火可以隻對齒麵淬火，齒根保留原調質處理的性能。而且光斑數控調節，靈活可控，使整個(ge) 齒麵性能均一。

２．工藝特點：

1)     激光淬火適用於(yu) 各種高碳、中碳或合金鋼齒輪；

2)     加熱快、變形小，可對零件局部進行硬化，可避免整體(ti) 加熱產(chan) 生的變形。

3)     淬硬層硬度比常規熱處理（感應加熱）高10-20%，一般用45#、40Cr鋼硬化在HRC58-65左右，分布均勻，硬化層深度可以控製在0.4~0.8mm的範圍，適合齒輪承載傳(chuan) 動的強度要求。

4)     一般激光淬火後僅(jin) 需拋光或精磨處理，無需回火及其他後續加工；

5)     實驗證明激光技術處理後的齒輪耐磨性、抗斷齒性、耐腐蝕性較高；

6)     激光淬火還可以解決(jue) 傘(san) 形齒、斜齒、錐齒、蝸杆等非直齒在常規（感應加熱）淬火難以處理的問題。

總體(ti) 來講，激光表麵工程技術處理的齒麵，其綜合機械性能很好，不但有較高的硬度，而且有良好的韌性配合，這一特點是由激光淬火的冷卻特性所決(jue) 定的。#p#分頁標題#e#

三．激光表麵工程技術在齒輪中的應用實例

利用激光表麵工程技術對齒輪進行處理，已廣泛地應用於(yu) 冶金及非冶金行業(ye) 的工礦企業(ye) ，並取得了顯著的效果（參見附件一）。

天津環通公司激光技術有限公司，在利用激光技術對齒輪齒麵進行處理後，不僅(jin) 提高了產(chan) 品質量，而且為(wei) 企業(ye) 創造了可觀的經濟效益。

由此可見，激光表麵加工技術應用於(yu) 齒輪處理，市場廣闊、前景樂(le) 觀，必將帶動激光工藝處理齒輪的新趨勢。