無需預(yù)熱的汽車模具的激光修復(fù)工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種汽車模具的激光修復(fù)工藝，包括以下步驟：A.對(duì)模具表面進(jìn)行處理，對(duì)模具進(jìn)行檢測(cè)分析；B.對(duì)模具進(jìn)行低溫加熱；C.根據(jù)模具的檢測(cè)分析結(jié)果，對(duì)模具磨損部位的型腔進(jìn)行編程，制定工藝參數(shù)，依次對(duì)模具的邊角處、模具上的平面部位和模具上的臺(tái)階部位進(jìn)行激光熔覆；所采用的合金粉末的組分及重量百分比含量是C≤0.1%，Cr：10%至13%，B：1.5%至2.5%，Si：1%至2%，Mo：0.5%至1.2%，Mn：8%至12%，W：6%至12%，TiO2：5%至15%，其余為Fe；D.進(jìn)行檢測(cè)。該汽車模具的激光修復(fù)工藝對(duì)模具磨損部位進(jìn)行激光熔覆，使其表面硬度和磨損部位的尺寸達(dá)到使用要求。
【專利說明】無需預(yù)熱的汽車模具的激光修復(fù)工藝
[0001]本申請(qǐng)是分案申請(qǐng)，原申請(qǐng)的申請(qǐng)?zhí)?201210248963.4，申請(qǐng)日:2012-07_18，發(fā)
明創(chuàng)造名稱《汽車模具的激光修復(fù)工藝》。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種激光熔覆方法，尤其是一種模具表面的激光熔覆修復(fù)方法。
【背景技術(shù)】
[0003]汽車模具是沖制汽車車身沖壓件的模具的總稱，例如:頂蓋翻邊模、橫梁加強(qiáng)板壓形模等，汽車模具在汽車制造工業(yè)中發(fā)揮著非常重要的作用。近年來，隨著國(guó)內(nèi)汽車制造工業(yè)的飛速發(fā)展，我國(guó)的汽車模具行業(yè)發(fā)展十分迅速，取得了很大的進(jìn)步，但是與國(guó)外汽車模具制造先進(jìn)水平相比，仍存在明顯差距。由于汽車模具制造在技術(shù)要求及產(chǎn)品質(zhì)量上的要求越來越高，在技術(shù)要求更加嚴(yán)格的外資企業(yè)的強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)下，國(guó)內(nèi)的汽車模具制造業(yè)所面臨的壓力也與日俱增。目前，模具精度差、壽命短、開發(fā)周期長(zhǎng)是國(guó)產(chǎn)汽車模具的致命傷。國(guó)產(chǎn)汽車模具在制作過程存在錯(cuò)誤加工的情況，在使用過程中會(huì)產(chǎn)生不同程度的磨損，模具的報(bào)廢率高達(dá)30%，造成了巨大的浪費(fèi)，導(dǎo)致國(guó)產(chǎn)汽車模具在市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)力不足。質(zhì)量就是企業(yè)的生命，模具的質(zhì)量直接關(guān)系到企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的砝碼。針對(duì)這種情況，目前的大多數(shù)企業(yè)采用普通堆焊處理來對(duì)汽車模具進(jìn)行修復(fù)，但由于模具材料大都是高碳合金鋼或鑄鋼，普通堆焊會(huì)給模具帶來變形量大、硬度不足、易開裂等缺點(diǎn)，嚴(yán)重影響模具的使用精度，造成所生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量下降。
[0004]激光熔覆是指以不同的添料方式在被熔覆基體表面上放置被選擇的涂層材料經(jīng)激光輻照使之和基體表面 一薄層同時(shí)熔化，并快速凝固后形成稀釋度極低，與基體成冶金結(jié)合的表面涂層，顯著改善基層表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性的工藝方法，從而達(dá)到表面改性或修復(fù)的目的。與堆焊、噴涂、電鍍和氣相沉積相比，激光熔覆具有稀釋度小、組織致密、涂層與基體結(jié)合好、適合熔覆材料多、粒度及含量變化大等特點(diǎn)。如何將激光熔覆技術(shù)有效的應(yīng)用于汽車模具修復(fù)，是本領(lǐng)域的技術(shù)人員需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種對(duì)模具表面進(jìn)行激光熔覆，使其表面硬度和磨損部位的尺寸達(dá)到使用要求的汽車模具的激光修復(fù)工藝。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種汽車模具的激光修復(fù)工藝，其特征在于，包括以下步驟:
A.對(duì)模具表面進(jìn)行處理，對(duì)模具進(jìn)行檢測(cè)分析；
B.對(duì)模具進(jìn)行低溫加熱，去除模具基體表面的水汽和油氣；
C.根據(jù)模具的檢測(cè)分析結(jié)果，對(duì)模具磨損部位的型腔進(jìn)行編程，制定工藝參數(shù)，依次對(duì)模具的邊角處、模具上的平面部位和模具上的臺(tái)階部位進(jìn)行激光熔覆，在激光熔覆過程中對(duì)模具進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效處理；D.進(jìn)行檢測(cè)。
[0007]為了使得熔覆層具有更高的硬度和耐磨性，并且焊接性能更好，一種優(yōu)選的技術(shù)方案是:上述步驟C中所采用的合金粉末的組分及重量百分比含量是C≤0.l%，Cr:10%至13%, B:1.5% 至 2.5%, Si: 1% 至 2%，Mo:0.5% 至 1.2%, Mn:8% 至 12%，W:6% 至 12%，TiO2:5% 至15%，其余為Fe。該激光修復(fù)工藝采用的合金粉末嚴(yán)格控制了 C的含量，使其不大于0.1%，有利于提高熔覆層的潤(rùn)濕性，防止在熔覆過程中產(chǎn)生裂紋和氣孔；同時(shí)合金粉末中通過添加適量的B、Si使合金在凝固后形成以奧氏體為主的基體，利用適量的Cr、Mo元素對(duì)鐵基合金進(jìn)行基本的合金強(qiáng)化，另外還添加了適量的Mn、W、TiO2對(duì)鐵基合金進(jìn)行更進(jìn)一步的合金強(qiáng)化，即使C含量較低，熔覆層的硬度也能達(dá)到55HRC以上，充分滿足了模具使用的硬度要求，并具有很高的耐磨性。
[0008]為了保證熔覆層的性能，更好的消除堆焊應(yīng)力，一種優(yōu)選的技術(shù)方案是:上述步驟C中采用預(yù)置送粉的方式，以快速橫流二氧化碳激光器為光源對(duì)模具進(jìn)行連續(xù)搭接掃描；激光功率為1500W至1900W，標(biāo)高為260mm至275mm，光斑尺寸為IOmmX 1.8mm,掃描速度為110mm/min至140mm/min,搭接量為6.5mm,送粉量為12g/min至18g/min。該激光修復(fù)工藝采用寬帶激光束，效率更高；采用預(yù)置送粉的方式，嚴(yán)格控制送粉量，并對(duì)激光功率、掃描速度、搭接量等進(jìn)行了優(yōu)化，使得模具變形量小，熔覆層與模具磨損部位的基體的熔合率高、結(jié)合緊密，熔覆層的組織均勻性好、厚度和硬度均勻。
[0009]為了更好的去除汽車模具基體表面的水汽和油氣，一種優(yōu)選的技術(shù)方案是:上述步驟B中的加熱溫度為80°C至150°C。
[0010]為了使得待修復(fù)的汽車模具在激光熔覆的過程中修復(fù)成功，并且獲得更好的修復(fù)效果，一種優(yōu)選的技術(shù)方案是:上述步驟A是將模具上的灰塵、油污、銹蝕清除；記錄模具原先的使用條件、硬度和力學(xué)性能參數(shù)；檢測(cè)模具各部位的尺寸，確定磨損部位及其磨損量；去除磨損部位的直角，去除磨損部位的疲勞層，并進(jìn)行清洗。
[0011]為了保證修復(fù)后的汽車模具的質(zhì)量，一種優(yōu)選的技術(shù)方案是:上述步驟D是檢測(cè)模具表面硬度；檢測(cè)模具變形量；對(duì)模具表面進(jìn)行機(jī)械加工；進(jìn)行滲透探傷、校驗(yàn)。
[0012]本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明的汽車模具的激光修復(fù)工藝中在模具激光熔覆之前和激光熔覆過程中不需要整體或局部加熱。該工藝只需要在激光熔覆前進(jìn)行低溫加熱用以去除模具基體表面的水汽和油氣；接著，通過先邊角，后平面，再臺(tái)階直角的激光熔覆順序避免熱量集中產(chǎn)生熱應(yīng)力；在激光熔覆過程中，通過振動(dòng)時(shí)效消除焊接時(shí)的應(yīng)力。該工藝無需預(yù)熱和退火不會(huì)影響模具的力學(xué)性能，不會(huì)使得模具產(chǎn)生變形，有利于進(jìn)一步提高模具的硬度和耐磨性。
【具體實(shí)施方式】
[0013](實(shí)施例1)
本實(shí)施例的汽車模具的激光修復(fù)工藝的具體步驟如下:
A.對(duì)待修復(fù)的模具表面進(jìn)行處理，對(duì)模具進(jìn)行檢測(cè)分析。
[0014]將上的灰塵、油污、銹蝕等清除；記錄模具原先的使用條件、硬度和力學(xué)性能參數(shù)；檢測(cè)模具各部位的尺寸，確定磨損部位及其磨損量；通過打磨去除磨損部位的直角，去除磨損部位的疲勞層，并進(jìn)行清洗。[0015]B.對(duì)模具進(jìn)行低溫加熱，加熱溫度為100°C，用以去除模具基體表面的水汽和油氣。
[0016]C.根據(jù)模具的檢測(cè)分析結(jié)果，對(duì)模具磨損部位的型腔進(jìn)行編程(編程可使用西門子公司的數(shù)控加工仿真系統(tǒng))，制定工藝參數(shù)，先對(duì)模具的邊角處進(jìn)行激光熔覆，然后對(duì)模具上的平面部位進(jìn)行激光熔覆，再對(duì)模具上的臺(tái)階部位進(jìn)行激光熔覆。在激光熔覆過程中，不停地用銅棒均勻敲擊模具合金熔覆層，使得模具振動(dòng)從而消除焊接應(yīng)力。
[0017]采用預(yù)置送粉的方式，以快速橫流二氧化碳激光器為光源對(duì)模具進(jìn)行連續(xù)搭接掃描。激光功率為1700W，標(biāo)高(即激光器離作用物之間的距離，標(biāo)高=焦距+離焦量)為270mm，光斑尺寸為IOmmX 1.8mm,掃描速度為120mm/min,搭接量為6.5mm,送粉量為15g/min。所采用的合金粉末的組分及重量百分比含量是C:0.08%, Cr:11%, B:2%, S1:1.5%，Mo:1%，Μη:10%, W:8%, TiO2:10%，其余為 Fe。
[0018]D.修復(fù)結(jié)束后，進(jìn)行檢測(cè)。
[0019]檢測(cè)表面硬度；檢測(cè)變形量；按照?qǐng)D紙的要求對(duì)模具表面進(jìn)行機(jī)械加工；進(jìn)行滲透探傷，檢測(cè)是否有氣孔、夾渣、裂痕等影響模具機(jī)械性能的缺陷；進(jìn)行校驗(yàn)，檢驗(yàn)質(zhì)量是否合格。
[0020]經(jīng)該工藝修復(fù)后的汽車模具表面的硬度平均值為57.2HRC，所有檢測(cè)點(diǎn)中硬度值最低處的表面硬度為55.9HRC。
[0021](實(shí)施例2)
本實(shí)施例的汽車模具的激光修復(fù)工藝的其余部分與實(shí)施例1相同，不同之處在于: 所采用的合金粉末的組分及重量百分比含量是C:0.08%, Cr:15%, B:1.5%，S1:1%，Mo:
0.5%, Mn:8%，W:6%，TiO2:8%，其余為 Fe。
[0022]經(jīng)該工藝修復(fù)后的汽車模具表面的硬度平均值為56.5HRC，所有檢測(cè)點(diǎn)中硬度值最低處的表面硬度為55.2HRC。
[0023](實(shí)施例3)
本實(shí)施例的汽車模具的激光修復(fù)工藝的其余部分與實(shí)施例1相同，不同之處在于: 所采用的合金粉末的組分及重量百分比含量是c:0.1%，Cr:13%, B:2.5%，S1:2%，Mo:
1.2%, Mn:12%, W:12%, TiO2:15%，其余為 Fe。
[0024]經(jīng)該工藝修復(fù)后的汽車模具表面的硬度平均值為57.8HRC，所有檢測(cè)點(diǎn)中硬度值最低處的表面硬度為56.3HRC。
·[0025]顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而這些屬于本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種汽車模具的激光修復(fù)工藝，其特征在于，包括以下步驟: A.對(duì)模具表面進(jìn)行處理，對(duì)模具進(jìn)行檢測(cè)分析； B.對(duì)模具進(jìn)行低溫加熱，去除模具基體表面的水汽和油氣； C.根據(jù)模具的檢測(cè)分析結(jié)果，對(duì)模具磨損部位的型腔進(jìn)行編程，制定工藝參數(shù)，依次對(duì)模具的邊角處、模具上的平面部位和模具上的臺(tái)階部位進(jìn)行激光熔覆，在激光熔覆過程中對(duì)模具進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效處理； D.進(jìn)行檢測(cè)； 所述步驟C中所采用的合金粉末的組分及重量百分比含量是C≤0.1%，Cr: 10%至13%，B:1.5% 至 2.5%, Si: 1% 至 2%，Mo:0.5% 至 1.2%, Mn:8% 至 12%，W:6% 至 12%，TiO2:5% 至 15%，其余為Fe ； 所述步驟B中的加熱溫度為80°C至150°C ； 所述步驟A是將模具上的灰塵、油污、銹蝕清除；記錄模具原先的使用條件、硬度和力學(xué)性能參數(shù)；檢測(cè)模具各部位的尺寸，確定磨損部位及其磨損量；去除磨損部位的直角，去除磨損部位的疲勞層，并進(jìn)行清洗； 所述步驟D是檢測(cè)模具表面硬度；檢測(cè)模具變形量；對(duì)模具表面進(jìn)行機(jī)械加工；進(jìn)行滲透探傷、校驗(yàn)。
【文檔編號(hào)】C22C38/38GK103668179SQ201310649265
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月18日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請(qǐng)人:蔣超