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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(ji)術(shu)在21世紀是一個(ge)新開發的(de)一種表(biao)面(mian)處理技(ji)術(shu),它(ta)的(de)基本原理是破(po)壞磨具磨削(xue)后工件(jian)表(biao)面(mian)磨削(xue)工件(jian)表(biao)面(mian)的(de)金(jin)(jin)屬(shu)粉(fen)末均(jun)勻(yun)坑(keng)后,利用高(gao)能量(liang)密度的(de)激(ji)光(guang)(guang)束是基層(ceng)表(biao)面(mian)合(he)金(jin)(jin)鍍層(ceng)具有不同襯底材(cai)料(liao)成(cheng)分和(he)性能的(de)合(he)金(jin)(jin)層(ceng)。涂層(ceng)材(cai)料(liao)與母材(cai)表(biao)面(mian)形成(cheng)完(wan)整(zheng)的(de)冶金(jin)(jin)聯(lian)合(he)體，這個(ge)工藝主(zhu)要(yao)(yao)適(shi)用于(yu)模(mo)具、齒輪、軸承、輪轂(gu)、發動機(ji)、化工和(he)冶金(jin)(jin)等。激(ji)光(guang)(guang)處理技(ji)術(shu)還(huan)包括激(ji)光(guang)(guang)淬火和(he)激(ji)光(guang)(guang)強化技(ji)術(shu)，它(ta)的(de)成(cheng)功開發極大地(di)提高(gao)了模(mo)具和(he)金(jin)(jin)屬(shu)件(jian)的(de)使用壽命(ming)和(he)產品質量(liang)，在國民經濟(ji)的(de)各個(ge)部門(men)中占(zhan)有越來越重要(yao)(yao)的(de)地(di)位(wei)。

相(xiang)關(guan)研究人員,帶頭(tou)超高(gao)速度(du)激(ji)(ji)光(guang)熔覆(fu)技術引入中國市場,與研究機構緊(jin)密(mi)合作進行超快(kuai)激(ji)(ji)光(guang)熔覆(fu)技術產業化(hua)(hua)升級,不斷提(ti)高(gao)技術水(shui)平,促進其(qi)核(he)心組件的功(gong)能,如輸送粉(fen)(fen)末噴(pen)嘴(zui)耐(nai)久性、粉(fen)(fen)末利(li)用率、送粉(fen)(fen)精度(du)等。在原(yuan)有高(gao)精度(du)同(tong)軸送粉(fen)(fen)噴(pen)嘴(zui)的基礎上(shang)，正式推出了高(gao)效、高(gao)匯聚性的送粉(fen)(fen)噴(pen)嘴(zui)。給粉(fen)(fen)效率可達(da)5kg/hr以上(shang)，粉(fen)(fen)末利(li)用率達(da)95%。特(te)殊(shu)的模塊(kuai)化(hua)(hua)設(she)計大大降低了使(shi)用成本(ben)，使(shi)得丟(diu)失部件的更換極其(qi)簡單，保證了過(guo)程的重復性。噴(pen)嘴(zui)大小也可根據維護位置靈活調(diao)整。新研制的超高(gao)速激(ji)(ji)光(guang)熔覆(fu)加(jia)工(gong)頭(tou)，通過(guo)設(she)計特(te)殊(shu)的光(guang)路調(diao)節系統(tong)，實(shi)現(xian)光(guang)與粉(fen)(fen)末在空間的理想(xiang)相(xiang)互作用，使(shi)粉(fen)(fen)末熔化(hua)(hua)更加(jia)穩定(ding)，能量利(li)用更加(jia)高(gao)效。

激(ji)光熔(rong)覆因其嚴重的環境污染和(he)缺乏(fa)耐磨性，已成為(wei)取代電(dian)鍍(du)硬鉻(ge)的主要方(fang)法之一。激(ji)光熔(rong)覆技(ji)術在鍍(du)層厚度、耐磨性、耐腐蝕性等方(fang)面(mian)優于電(dian)鍍(du)硬鉻(ge)層。是取代電(dian)鍍(du)硬鉻(ge)層的首選工(gong)藝。

激光熔覆工藝

激光熔覆技(ji)術的基(ji)本工(gong)藝(yi)流程應(ying)用在(zai)模(mo)具(ju)(ju)領域如下:模(mo)具(ju)(ju)表面(mian)(mian)檢(jian)查和維護(hu)計劃確認→模(mo)具(ju)(ju)表面(mian)(mian)油(you)清洗→選擇合理的涂料和工(gong)藝(yi)參(can)數根(gen)據硬(ying)度要(yao)求→包覆處理→模(mo)具(ju)(ju)表面(mian)(mian)修復治(zhi)療后,交(jiao)貨(huo)前檢(jian)驗。各工(gong)序的步驟及(ji)注意事(shi)項如下:

1. 模具表面檢查和維護計劃確認

檢(jian)查(cha)模具是(shi)否(fou)有裂紋、應(ying)變、凹坑(keng)，待處理部位(wei)是(shi)否(fou)為平面或R角，根據不同問題確(que)定修(xiu)復(fu)方案(an)，對待處理部位(wei)進行適當打磨(mo)。

2. 清潔模具表面(mian)的油脂

用清洗液(ye)清洗，去除氧化(hua)皮、油(you)污、油(you)脂、油(you)漆等，提(ti)高表面包覆效果。

3.根據硬度要求(qiu)選擇(ze)合理的(de)涂(tu)層和工(gong)藝參數

根據維修計劃和客(ke)戶要求，選擇合適的功率、焦距、色(se)斑和涂料(如鑄(zhu)鐵用(yong)鐵粉)。

4. 包覆處理

涂(tu)(tu)層均勻鋪展在設備上后，激光發出激光束(shu)，通過內透鏡折射激光束(shu)作用于被加工表面，使涂(tu)(tu)層與(yu)基體材料表面形成完整的冶金結(jie)合。

5. 模(mo)具表面處理后(hou)修復(fu)

金屬化(hua)表面由鉗工拋(pao)光、拋(pao)光，確保模具間隙和表面粗糙度(du)滿足要求。

6. 發貨前檢查

測試處理(li)后(hou)的硬度和表面粗(cu)糙度是否符(fu)合客戶要求。如(ru)果沒有，就必須(xu)重(zhong)做。

激光熔覆的工藝特點如下:

1. 涂(tu)層(ceng)(ceng)結構均勻，涂(tu)層(ceng)(ceng)精細，不良率(lv)低。

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

3.涂層與基體采用(yong)冶金結合(he)，結合(he)強度高。

4. 根據(ju)不同條件，涂(tu)層厚度可(ke)達(da)0 ~ 10mm。

5. 涂層材(cai)料可以是金屬(shu)和合金或金屬(shu)陶瓷。

6. 基體材料是(shi)各種鋼和鑄鐵(tie)，也可以是(shi)其他金屬和合金。

7. 可形成(cheng)(cheng)底(di)層、中層和外(wai)層組成(cheng)(cheng)及硬(ying)度梯度涂(tu)層。

8. 基體(ti)熱影響(xiang)面積小(xiao)，熱變形小(xiao)。

其優點是稀釋率低;它對(dui)基(ji)(ji)體(ti)的(de)熱影響不大(da)。與基(ji)(ji)體(ti)表面(mian)冶(ye)金結(jie)合(he)(he)，結(jie)合(he)(he)強度(du)95%以上;熔(rong)覆層(ceng)和基(ji)(ji)體(ti)均勻，無粗(cu)鑄組織。熔(rong)覆層(ceng)及其界面(mian)結(jie)構(gou)良(liang)好，晶粒(li)較細。無空洞(dong)、夾雜裂(lie)紋等(deng)缺(que)陷;在激光(guang)加工(gong)過程中(zhong)，基(ji)(ji)體(ti)材料表面(mian)僅發生微熔(rong)，激光(guang)加工(gong)后無熱變(bian)形。熔(rong)覆層(ceng)與基(ji)(ji)體(ti)具有(you)良(liang)好的(de)潤濕(shi)性(xing)能，結(jie)合(he)(he)強度(du)高，易(yi)于實現自動(dong)化。