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激光熔覆技術與工藝在沖壓模具上的應用

激光熔覆技術

激(ji)光(guang)(guang)熔覆技術在21世紀是(shi)一個新開(kai)發的(de)一種表(biao)面(mian)處理(li)技術,它(ta)的(de)基本原理(li)是(shi)破壞(huai)磨(mo)具(ju)磨(mo)削(xue)(xue)后工(gong)(gong)件表(biao)面(mian)磨(mo)削(xue)(xue)工(gong)(gong)件表(biao)面(mian)的(de)金(jin)(jin)屬(shu)粉(fen)末均勻坑后,利用高能量(liang)密度的(de)激(ji)光(guang)(guang)束(shu)是(shi)基層表(biao)面(mian)合金(jin)(jin)鍍層具(ju)有(you)不同襯(chen)底(di)材(cai)料(liao)成分和(he)(he)(he)性能的(de)合金(jin)(jin)層。涂層材(cai)料(liao)與母材(cai)表(biao)面(mian)形成完整的(de)冶金(jin)(jin)聯(lian)合體，這個工(gong)(gong)藝主要適用于模(mo)具(ju)、齒輪(lun)(lun)、軸承(cheng)、輪(lun)(lun)轂、發動機、化(hua)工(gong)(gong)和(he)(he)(he)冶金(jin)(jin)等。激(ji)光(guang)(guang)處理(li)技術還包括(kuo)激(ji)光(guang)(guang)淬火和(he)(he)(he)激(ji)光(guang)(guang)強(qiang)化(hua)技術，它(ta)的(de)成功開(kai)發極大(da)地(di)提高了模(mo)具(ju)和(he)(he)(he)金(jin)(jin)屬(shu)件的(de)使(shi)用壽命和(he)(he)(he)產(chan)品質量(liang)，在國民(min)經(jing)濟(ji)的(de)各個部(bu)門中(zhong)占有(you)越來越重(zhong)要的(de)地(di)位。

相關研究人員,帶頭(tou)超(chao)高速度激(ji)光(guang)(guang)熔覆(fu)(fu)技(ji)術引入中(zhong)國(guo)市場(chang),與研究機(ji)構緊密合作進(jin)行超(chao)快激(ji)光(guang)(guang)熔覆(fu)(fu)技(ji)術產業化升級,不斷(duan)提高技(ji)術水平,促(cu)進(jin)其(qi)核心組件的(de)(de)(de)功能,如輸(shu)送(song)粉末(mo)噴(pen)(pen)嘴(zui)耐久性(xing)、粉末(mo)利用(yong)率、送(song)粉精度等(deng)。在原有高精度同(tong)軸送(song)粉噴(pen)(pen)嘴(zui)的(de)(de)(de)基礎上，正式推出了高效、高匯聚性(xing)的(de)(de)(de)送(song)粉噴(pen)(pen)嘴(zui)。給(gei)粉效率可達5kg/hr以上，粉末(mo)利用(yong)率達95%。特(te)殊(shu)的(de)(de)(de)模(mo)塊(kuai)化設計(ji)大大降(jiang)低了使用(yong)成(cheng)本，使得丟失部件的(de)(de)(de)更換極其(qi)簡單，保(bao)證了過程的(de)(de)(de)重復性(xing)。噴(pen)(pen)嘴(zui)大小也可根據維護(hu)位置靈活調整。新研制的(de)(de)(de)超(chao)高速激(ji)光(guang)(guang)熔覆(fu)(fu)加(jia)工頭(tou)，通過設計(ji)特(te)殊(shu)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)路調節系統，實(shi)現光(guang)(guang)與粉末(mo)在空(kong)間的(de)(de)(de)理想相互作用(yong)，使粉末(mo)熔化更加(jia)穩(wen)定，能量利用(yong)更加(jia)高效。

激光(guang)熔覆(fu)因(yin)其嚴(yan)重(zhong)的(de)(de)環(huan)境污染和缺(que)乏耐(nai)磨性，已(yi)成為(wei)取代(dai)電鍍(du)硬鉻的(de)(de)主要方法之(zhi)一。激光(guang)熔覆(fu)技(ji)術在(zai)鍍(du)層(ceng)厚(hou)度、耐(nai)磨性、耐(nai)腐蝕性等方面優于電鍍(du)硬鉻層(ceng)。是取代(dai)電鍍(du)硬鉻層(ceng)的(de)(de)首選工藝。

激光熔覆工藝

激光熔覆技術的(de)基本(ben)工(gong)藝流程應用在(zai)模(mo)具領域如(ru)下:模(mo)具表(biao)面檢查和(he)維護(hu)計劃確認→模(mo)具表(biao)面油(you)清洗→選擇(ze)合理的(de)涂料和(he)工(gong)藝參數根據硬(ying)度(du)要求→包覆處(chu)理→模(mo)具表(biao)面修復(fu)治療后,交(jiao)貨前檢驗。各工(gong)序的(de)步(bu)驟及注意事項如(ru)下:

1. 模具表面檢查和(he)維護計劃確認

檢查(cha)模具(ju)是否有(you)裂紋(wen)、應變、凹坑，待處(chu)理(li)部(bu)位(wei)是否為平(ping)面或R角，根(gen)據不(bu)同問題確定修復方案(an)，對待處(chu)理(li)部(bu)位(wei)進行適當打磨(mo)。

2. 清潔模具表(biao)面的油脂

用清(qing)洗液清(qing)洗，去除氧化皮、油污、油脂、油漆等(deng)，提高表面包(bao)覆效果(guo)。

3.根據硬度要(yao)求選擇合(he)理(li)的涂層和工藝參(can)數

根據維修(xiu)計(ji)劃和(he)客戶(hu)要(yao)求，選擇合適的(de)功率、焦距(ju)、色斑(ban)和(he)涂料(liao)(如(ru)鑄(zhu)鐵用鐵粉)。

4. 包覆處理

涂層均勻鋪展在(zai)設備上后，激光(guang)發出激光(guang)束，通過內(nei)透鏡折射(she)激光(guang)束作用于被加(jia)工(gong)表面，使涂層與基(ji)體(ti)材料表面形(xing)成(cheng)完整的(de)冶金結合。

5. 模具表面處(chu)理后修復

金(jin)屬化表(biao)面由鉗(qian)工拋光(guang)、拋光(guang)，確保模具間隙(xi)和(he)表(biao)面粗(cu)糙度滿足要(yao)求(qiu)。

6. 發貨前檢查

測試處(chu)理后的硬度和表面粗糙度是否(fou)符合客戶要求。如果沒(mei)有(you)，就必(bi)須重做。

激光熔覆的工藝特點如下:

1. 涂(tu)層結構均勻(yun)，涂(tu)層精(jing)細，不良(liang)率低。

2. 涂層硬度高，硬度可達50 ~ 62HRC，具有優異的耐磨性和耐腐(fu)蝕(shi)性。

3.涂層與基(ji)體采用冶金結合，結合強度高(gao)。

4. 根據(ju)不同條件，涂層厚度(du)可達0 ~ 10mm。

5. 涂層(ceng)材料可以(yi)是金(jin)屬(shu)和合金(jin)或金(jin)屬(shu)陶瓷。

6. 基體材料(liao)是(shi)各種鋼(gang)和鑄鐵，也(ye)可以是(shi)其他金屬和合金。

7. 可形成底(di)層(ceng)(ceng)、中層(ceng)(ceng)和外層(ceng)(ceng)組成及硬度(du)梯度(du)涂層(ceng)(ceng)。

8. 基體熱影響面積小，熱變形小。

其(qi)優點是(shi)稀釋(shi)率(lv)低;它(ta)對(dui)基體(ti)的熱影響不大。與基體(ti)表(biao)(biao)面冶金結(jie)合，結(jie)合強度95%以上(shang);熔(rong)覆層和基體(ti)均勻，無粗鑄組織(zhi)。熔(rong)覆層及其(qi)界面結(jie)構良(liang)好(hao)，晶粒較(jiao)細。無空洞、夾(jia)雜裂紋等缺(que)陷;在激(ji)光加工過程中，基體(ti)材料表(biao)(biao)面僅發(fa)生(sheng)微熔(rong)，激(ji)光加工后無熱變形。熔(rong)覆層與基體(ti)具有良(liang)好(hao)的潤濕性能，結(jie)合強度高，易于(yu)實現自動(dong)化。