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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)(ji)(ji)光(guang)熔覆技術在21世紀是(shi)一個(ge)新開發(fa)(fa)的(de)一種表(biao)(biao)(biao)面處理技術,它的(de)基本(ben)原理是(shi)破壞磨(mo)具(ju)(ju)磨(mo)削后(hou)工(gong)件表(biao)(biao)(biao)面磨(mo)削工(gong)件表(biao)(biao)(biao)面的(de)金(jin)屬粉末均(jun)勻坑(keng)后(hou),利(li)用(yong)(yong)高能量(liang)密(mi)度的(de)激(ji)(ji)(ji)光(guang)束是(shi)基層(ceng)表(biao)(biao)(biao)面合(he)(he)金(jin)鍍層(ceng)具(ju)(ju)有(you)不同襯底(di)材料(liao)(liao)成(cheng)分和性能的(de)合(he)(he)金(jin)層(ceng)。涂(tu)層(ceng)材料(liao)(liao)與母(mu)材表(biao)(biao)(biao)面形成(cheng)完整的(de)冶(ye)金(jin)聯(lian)合(he)(he)體(ti)，這個(ge)工(gong)藝主要(yao)適用(yong)(yong)于模具(ju)(ju)、齒輪、軸承(cheng)、輪轂、發(fa)(fa)動機、化(hua)工(gong)和冶(ye)金(jin)等(deng)。激(ji)(ji)(ji)光(guang)處理技術還包(bao)括(kuo)激(ji)(ji)(ji)光(guang)淬(cui)火和激(ji)(ji)(ji)光(guang)強化(hua)技術，它的(de)成(cheng)功(gong)開發(fa)(fa)極(ji)大地(di)(di)提高了模具(ju)(ju)和金(jin)屬件的(de)使用(yong)(yong)壽命(ming)和產品質量(liang)，在國(guo)民經(jing)濟的(de)各個(ge)部門中占有(you)越來(lai)越重要(yao)的(de)地(di)(di)位(wei)。

相關研究(jiu)人員,帶頭(tou)超(chao)高(gao)速度激(ji)(ji)光(guang)(guang)熔(rong)覆技(ji)術引(yin)入(ru)中(zhong)國市場(chang),與研究(jiu)機構緊密合作進行超(chao)快激(ji)(ji)光(guang)(guang)熔(rong)覆技(ji)術產業(ye)化(hua)升(sheng)級,不(bu)斷提高(gao)技(ji)術水(shui)平,促進其核心組件的(de)(de)功能,如(ru)輸送(song)粉(fen)末(mo)噴嘴耐久性(xing)、粉(fen)末(mo)利(li)(li)用(yong)(yong)(yong)率(lv)、送(song)粉(fen)精度等。在原有高(gao)精度同軸送(song)粉(fen)噴嘴的(de)(de)基礎上(shang)，正式推(tui)出(chu)了高(gao)效、高(gao)匯聚性(xing)的(de)(de)送(song)粉(fen)噴嘴。給粉(fen)效率(lv)可達(da)(da)5kg/hr以(yi)上(shang)，粉(fen)末(mo)利(li)(li)用(yong)(yong)(yong)率(lv)達(da)(da)95%。特殊(shu)的(de)(de)模塊化(hua)設(she)計大大降(jiang)低了使(shi)用(yong)(yong)(yong)成(cheng)本，使(shi)得(de)丟(diu)失部件的(de)(de)更(geng)換極(ji)其簡單，保證了過程的(de)(de)重復性(xing)。噴嘴大小也可根(gen)據維護位置靈(ling)活(huo)調(diao)整。新研制(zhi)的(de)(de)超(chao)高(gao)速激(ji)(ji)光(guang)(guang)熔(rong)覆加工頭(tou)，通過設(she)計特殊(shu)的(de)(de)光(guang)(guang)路調(diao)節系(xi)統，實現光(guang)(guang)與粉(fen)末(mo)在空間的(de)(de)理想相互作用(yong)(yong)(yong)，使(shi)粉(fen)末(mo)熔(rong)化(hua)更(geng)加穩定，能量利(li)(li)用(yong)(yong)(yong)更(geng)加高(gao)效。

激光熔(rong)覆因其嚴重的環境污染和(he)缺(que)乏耐(nai)磨性，已成為取代電(dian)鍍硬鉻(ge)的主(zhu)要方(fang)法(fa)之一(yi)。激光熔(rong)覆技術在鍍層(ceng)厚度、耐(nai)磨性、耐(nai)腐蝕性等(deng)方(fang)面優于電(dian)鍍硬鉻(ge)層(ceng)。是(shi)取代電(dian)鍍硬鉻(ge)層(ceng)的首選(xuan)工藝。

激光熔覆工藝

激光熔覆技(ji)術的基本工藝流程應(ying)用(yong)在(zai)模(mo)(mo)具(ju)領域如下:模(mo)(mo)具(ju)表面(mian)檢查和(he)維護計劃確認→模(mo)(mo)具(ju)表面(mian)油清洗→選(xuan)擇(ze)合理(li)的涂料和(he)工藝參數(shu)根據硬度要(yao)求→包覆處理(li)→模(mo)(mo)具(ju)表面(mian)修復治療后,交(jiao)貨前檢驗。各工序的步(bu)驟(zou)及注(zhu)意事項如下:

1. 模具(ju)表面檢查和(he)維護計劃(hua)確認

檢查模具是否(fou)有裂紋(wen)、應變、凹坑，待處理部位是否(fou)為(wei)平(ping)面或R角，根據(ju)不同問題(ti)確定(ding)修復方案，對(dui)待處理部位進行適當打磨。

2. 清潔(jie)模具表面的(de)油(you)脂

用清洗(xi)液(ye)清洗(xi)，去除氧(yang)化(hua)皮、油污、油脂、油漆等，提高表面包覆效果。

3.根據硬度要求選擇合理的涂層和(he)工藝參(can)數(shu)

根據維修計(ji)劃和客戶要(yao)求，選擇(ze)合適的功率、焦距、色斑和涂料(liao)(如鑄(zhu)鐵用鐵粉)。

4. 包覆處理

涂層均勻鋪(pu)展在設備上(shang)后，激光(guang)發出激光(guang)束，通(tong)過內透(tou)鏡(jing)折射激光(guang)束作(zuo)用于被(bei)加工表面(mian)，使涂層與(yu)基體材料表面(mian)形成完整的冶金結合。

5. 模具(ju)表(biao)面處理(li)后(hou)修復(fu)

金(jin)屬化表面(mian)由鉗(qian)工拋(pao)光(guang)(guang)、拋(pao)光(guang)(guang)，確(que)保模具(ju)間隙和(he)表面(mian)粗糙度滿足(zu)要求。

6. 發貨前檢查

測試(shi)處理后的硬度(du)和表面(mian)粗糙(cao)度(du)是否符合客戶要求。如果沒(mei)有，就必須重做。

激光熔覆的工藝特點如下:

1. 涂層(ceng)結構(gou)均勻(yun)，涂層(ceng)精細，不良率低。

2. 涂層硬度高，硬度可達50 ~ 62HRC，具(ju)有優異的耐磨性(xing)和耐腐蝕性(xing)。

3.涂層與(yu)基體(ti)采用冶金結合，結合強度高。

4. 根(gen)據不同條件，涂層(ceng)厚度可(ke)達0 ~ 10mm。

5. 涂層材(cai)料可以是金(jin)屬和(he)合金(jin)或(huo)金(jin)屬陶瓷。

6. 基(ji)體材料是各(ge)種鋼和(he)鑄鐵，也(ye)可以(yi)是其他金屬(shu)和(he)合金。

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

8. 基體熱(re)影響面積(ji)小(xiao)，熱(re)變形小(xiao)。

其優點是稀釋率低(di);它對基(ji)體(ti)(ti)的(de)熱(re)影響不大(da)。與基(ji)體(ti)(ti)表面冶金結(jie)合(he)，結(jie)合(he)強(qiang)度(du)95%以上;熔覆(fu)層和基(ji)體(ti)(ti)均(jun)勻，無(wu)(wu)粗(cu)鑄組織。熔覆(fu)層及其界面結(jie)構良好，晶(jing)粒較細。無(wu)(wu)空(kong)洞(dong)、夾雜裂紋等(deng)缺陷(xian);在(zai)激光加工過(guo)程(cheng)中，基(ji)體(ti)(ti)材料(liao)表面僅發(fa)生微熔，激光加工后無(wu)(wu)熱(re)變形(xing)。熔覆(fu)層與基(ji)體(ti)(ti)具有良好的(de)潤濕性(xing)能，結(jie)合(he)強(qiang)度(du)高，易于實現自動化。