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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)光熔覆技(ji)術(shu)(shu)在21世紀是一個新開發(fa)(fa)的(de)一種表(biao)(biao)面(mian)(mian)處理技(ji)術(shu)(shu),它的(de)基本(ben)原理是破壞磨具(ju)磨削后工(gong)(gong)件(jian)表(biao)(biao)面(mian)(mian)磨削工(gong)(gong)件(jian)表(biao)(biao)面(mian)(mian)的(de)金(jin)屬粉末均勻(yun)坑后,利(li)用高能量密(mi)度的(de)激(ji)光束是基層(ceng)(ceng)表(biao)(biao)面(mian)(mian)合金(jin)鍍層(ceng)(ceng)具(ju)有(you)不同襯底材料(liao)成分和(he)(he)性能的(de)合金(jin)層(ceng)(ceng)。涂(tu)層(ceng)(ceng)材料(liao)與母材表(biao)(biao)面(mian)(mian)形成完整的(de)冶(ye)金(jin)聯合體，這(zhe)個工(gong)(gong)藝(yi)主要(yao)適用于模(mo)具(ju)、齒輪、軸承、輪轂、發(fa)(fa)動機(ji)、化(hua)工(gong)(gong)和(he)(he)冶(ye)金(jin)等。激(ji)光處理技(ji)術(shu)(shu)還包(bao)括激(ji)光淬火和(he)(he)激(ji)光強化(hua)技(ji)術(shu)(shu)，它的(de)成功開發(fa)(fa)極(ji)大地提高了模(mo)具(ju)和(he)(he)金(jin)屬件(jian)的(de)使(shi)用壽命和(he)(he)產品(pin)質量，在國(guo)民經濟的(de)各(ge)個部門中(zhong)占有(you)越來越重要(yao)的(de)地位。

相(xiang)關研究(jiu)人員,帶(dai)頭(tou)超(chao)高(gao)速度激(ji)(ji)光(guang)(guang)熔覆技(ji)(ji)術引入(ru)中國(guo)市場,與研究(jiu)機(ji)構緊密合作(zuo)(zuo)進(jin)(jin)行超(chao)快激(ji)(ji)光(guang)(guang)熔覆技(ji)(ji)術產業化升級(ji),不斷(duan)提高(gao)技(ji)(ji)術水平,促(cu)進(jin)(jin)其核心組件的(de)(de)功能,如輸送(song)粉(fen)(fen)(fen)末噴嘴(zui)耐久(jiu)性、粉(fen)(fen)(fen)末利用(yong)率、送(song)粉(fen)(fen)(fen)精度等(deng)。在(zai)原有(you)高(gao)精度同軸送(song)粉(fen)(fen)(fen)噴嘴(zui)的(de)(de)基礎上，正式推出了高(gao)效、高(gao)匯(hui)聚性的(de)(de)送(song)粉(fen)(fen)(fen)噴嘴(zui)。給粉(fen)(fen)(fen)效率可達(da)5kg/hr以(yi)上，粉(fen)(fen)(fen)末利用(yong)率達(da)95%。特殊(shu)的(de)(de)模塊化設計大大降(jiang)低了使(shi)用(yong)成(cheng)本(ben)，使(shi)得丟失部(bu)件的(de)(de)更換極其簡單，保(bao)證了過(guo)程的(de)(de)重(zhong)復性。噴嘴(zui)大小也可根據(ju)維護位置靈活調整(zheng)。新研制的(de)(de)超(chao)高(gao)速激(ji)(ji)光(guang)(guang)熔覆加(jia)工頭(tou)，通過(guo)設計特殊(shu)的(de)(de)光(guang)(guang)路調節系統(tong)，實現光(guang)(guang)與粉(fen)(fen)(fen)末在(zai)空間(jian)的(de)(de)理想相(xiang)互作(zuo)(zuo)用(yong)，使(shi)粉(fen)(fen)(fen)末熔化更加(jia)穩定，能量利用(yong)更加(jia)高(gao)效。

激(ji)光(guang)熔覆因其嚴(yan)重的(de)環境污染和缺乏耐(nai)磨性(xing)，已(yi)成為(wei)取代電(dian)鍍硬(ying)鉻(ge)(ge)的(de)主要(yao)方法之一。激(ji)光(guang)熔覆技術在鍍層(ceng)厚度、耐(nai)磨性(xing)、耐(nai)腐蝕性(xing)等方面優于(yu)電(dian)鍍硬(ying)鉻(ge)(ge)層(ceng)。是取代電(dian)鍍硬(ying)鉻(ge)(ge)層(ceng)的(de)首選工藝。

激光熔覆工藝

激光熔覆技術的基本工藝(yi)流程應用在模具領域如(ru)下:模具表(biao)(biao)面(mian)(mian)檢查和(he)維護計劃確認(ren)→模具表(biao)(biao)面(mian)(mian)油清(qing)洗→選擇合(he)理(li)的涂料和(he)工藝(yi)參數根據硬度要(yao)求→包覆處(chu)理(li)→模具表(biao)(biao)面(mian)(mian)修復治療后,交貨前檢驗。各(ge)工序的步驟(zou)及(ji)注意事項如(ru)下:

1. 模(mo)具表面檢查和維(wei)護計劃確認

檢查(cha)模具是否(fou)有(you)裂紋、應變、凹(ao)坑(keng)，待處理(li)部位是否(fou)為平面或R角，根據不同問題(ti)確(que)定修復方案，對(dui)待處理(li)部位進行適當打磨。

2. 清潔模(mo)具表面的油脂(zhi)

用清洗(xi)液清洗(xi)，去(qu)除氧化皮、油(you)污、油(you)脂(zhi)、油(you)漆等(deng)，提高表面(mian)包覆效果。

3.根(gen)據(ju)硬度要求選(xuan)擇合理的涂層和工藝(yi)參(can)數

根據維(wei)修計(ji)劃(hua)和客戶要(yao)求，選擇合適的功(gong)率(lv)、焦距、色斑和涂料(如(ru)鑄鐵(tie)用鐵(tie)粉)。

4. 包覆處理

涂(tu)層均勻鋪展在設備(bei)上后(hou)，激光(guang)發出(chu)激光(guang)束(shu)，通(tong)過內透鏡折射(she)激光(guang)束(shu)作用于被(bei)加工(gong)表面(mian)，使涂(tu)層與基體(ti)材料表面(mian)形成完整的冶金(jin)結合。

5. 模具表面處理后修(xiu)復(fu)

金屬(shu)化表(biao)面(mian)由鉗工拋光、拋光，確保模具間隙和表(biao)面(mian)粗(cu)糙度(du)滿足要(yao)求。

6. 發貨前檢查

測試處(chu)理后的(de)硬度和表面粗(cu)糙度是否符(fu)合客(ke)戶(hu)要求。如果沒有，就(jiu)必須(xu)重做。

激光熔覆的工藝特點如下:

1. 涂(tu)層結構均勻，涂(tu)層精細，不(bu)良率低。

2. 涂層硬(ying)度(du)高(gao)，硬(ying)度(du)可達50 ~ 62HRC，具有優異的耐磨(mo)性和耐腐蝕性。

3.涂(tu)層與(yu)基體采用冶金結合，結合強(qiang)度高。

4. 根(gen)據不同條件，涂層厚度可達(da)0 ~ 10mm。

5. 涂層材料可(ke)以是金(jin)屬和合(he)金(jin)或金(jin)屬陶瓷。

6. 基體(ti)材料是(shi)各種鋼(gang)和鑄鐵，也可以是(shi)其他金(jin)屬和合金(jin)。

7. 可形成底(di)層(ceng)(ceng)、中層(ceng)(ceng)和(he)外(wai)層(ceng)(ceng)組(zu)成及硬度(du)梯度(du)涂(tu)層(ceng)(ceng)。

8. 基體(ti)熱(re)影響面(mian)積(ji)小，熱(re)變(bian)形(xing)小。

其優點是(shi)稀釋率低;它(ta)對基體(ti)的熱影響不大。與基體(ti)表(biao)面冶金結合(he)，結合(he)強度95%以(yi)上;熔(rong)覆(fu)(fu)(fu)層(ceng)和基體(ti)均勻，無(wu)粗鑄組織。熔(rong)覆(fu)(fu)(fu)層(ceng)及其界(jie)面結構良好，晶(jing)粒較細。無(wu)空洞、夾雜裂紋等缺陷(xian);在激光加工過程中(zhong)，基體(ti)材料表(biao)面僅發生(sheng)微(wei)熔(rong)，激光加工后無(wu)熱變形。熔(rong)覆(fu)(fu)(fu)層(ceng)與基體(ti)具(ju)有(you)良好的潤(run)濕性(xing)能，結合(he)強度高(gao)，易于實現自動(dong)化。