專利名稱:一種激光微區(qū)再制造梯度功能模具的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種通過激光對金屬材料表面進(jìn)行處理的方法,特別涉及利用激光在金屬表面合成梯度功能材料,屬于激光加工領(lǐng)域。
背景技術(shù):
模具是成型加工中重要的裝備之一,主要用于汽車、家電、電子信息產(chǎn)業(yè)、集成電路等制造領(lǐng)域,品種多,形狀復(fù)雜,制造材料多種多樣,制造工藝復(fù)雜、生產(chǎn)周期長、成本高。 目前,我國制造的模具壽命僅為50 100萬次,壽命低于國外的160 300萬次,并且在使用過程中,一旦模具發(fā)生失效,只能停產(chǎn)怠工,為了延長模具使用壽命,節(jié)約資源,充分利用模具的毛坯而對其表面關(guān)鍵部位、易損部位進(jìn)行修復(fù),是模具使用單位常用的方法。傳統(tǒng)的模具修復(fù)方法包括噴涂、堆焊、電刷鍍等。這些方法的共同缺點是受焊絲、焊條的限制, 不能完整地恢復(fù)原有表面的性能,更不可能獲得超出原有表面性能的新表面。中國專利01131777. 9公開了一種激光制備梯度功能材料的方法,但是,該方法只適于制備新工件,對于修復(fù)原有工件(如模具),首先要清除表面污染層,包括氧化層,獲得清潔的表面,其次要根據(jù)原有工件的材料性能和失效模式,設(shè)計修復(fù)、再制造微區(qū)的材料成分和粉末配比,形成并獲得超出原有表面性能的梯度功能表層,第三,激光制備過程結(jié)束后,其表面通常比較粗糙,不能滿足模具使用要求,應(yīng)經(jīng)過精磨工序。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種激光微區(qū)再制造梯度功能模具的方法,其目的是為了克服大型模具、貴重模具因局部失效而導(dǎo)致的整體失效,有針對性地在模具易損部位或已損毀部位修復(fù)、再制造,獲得高于原有表面性能的梯度功能表面。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種激光微區(qū)再制造梯度功能模具的方法,其特征在于該方法按以下步驟進(jìn)行(1)對工件表面進(jìn)行預(yù)處理,去除污染層,獲得清潔、規(guī)則的待修復(fù)區(qū)域;(2)對待修復(fù)微區(qū)進(jìn)行測繪,獲得修復(fù)微區(qū)的三維圖;(3)按照易損部位的失效方式,設(shè)計再制造的梯度功能表面所需要的多種金屬粉末配比;(4)通過送粉器和同軸送粉噴嘴,精確控制各路送粉量,將多種粉末輸送到激光匯聚點;(5)將模具置于工作臺上,用功率密度為IO5 107W/cm2、脈沖寬度τ為 O-Is^ τ ^ 1. Os的激光束,按照步驟2獲得的三維圖逐點、逐層掃描待修復(fù)微區(qū);(6)激光將多種金屬粉末熔化,使其在被修復(fù)微區(qū)與模具基體形成冶金結(jié)合,并逐層堆積,形成梯度功能層面,完成修復(fù)再制造;(7)精磨修復(fù)再制造微區(qū),獲得所要求的模具尺寸精度。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有以下優(yōu)點及突出性效果利用高功率密度激光使金屬粉末熔化,與模具基體形成冶金結(jié)合,結(jié)合力強,專門設(shè)計的粉末配比使所形成的區(qū)域滿足與基體的物理相容性,從而在修復(fù)區(qū)與模具基體之間形成過渡層,在過渡層之上隨著粉末配比的變化,修復(fù)區(qū)的成分逐漸變化,其力學(xué)性能和物理性能也逐漸變化,形成具有梯度功能的修復(fù)再制造區(qū)域,可阻斷表面裂紋擴展的路徑,延緩了模具表面長裂紋的形成時間, 從而延長了工件的使用壽命。同時,優(yōu)化設(shè)計的梯度功能修復(fù)再制造區(qū)提高了材料的磨損性能。
權(quán)利要求
1. 一種激光微區(qū)再制造梯度功能模具的方法,其特征在于該方法按以下步驟進(jìn)行(1)對工件表面進(jìn)行預(yù)處理,獲得清潔、規(guī)則的待修復(fù)微區(qū);(2)對待修復(fù)微區(qū)進(jìn)行測繪,獲得修復(fù)微區(qū)的三維圖;(3)按照易損部位的失效方式,設(shè)計再制造的梯度功能表面所需要的多種金屬粉末配比;(4)通過送粉器和同軸送粉噴嘴,精確控制各路送粉量,將多種粉末輸送到激光匯聚占.^ \\\ (5)將模具置于工作臺上,用功率密度為IO5 107W/cm2、脈沖寬度τ為 O-Is^ τ ^ 1. Os的激光束,按照步驟2獲得的三維圖逐點、逐層掃描待修復(fù)微區(qū);(6)激光將多種金屬粉末熔化,使其在被修復(fù)微區(qū)與模具基體形成冶金結(jié)合,并逐層堆積,形成具有梯度功能的區(qū)域,完成修復(fù)再制造;(7)精磨修復(fù)再制造微區(qū),獲得所要求的模具尺寸精度。
全文摘要
本粉末發(fā)明提出一種激光微區(qū)再制造梯度功能模具的方法,其步驟為(1)對待修復(fù)微區(qū)進(jìn)行預(yù)處理;(2)對待修復(fù)微區(qū)進(jìn)行測繪,獲得修復(fù)形狀的三維圖;(3)設(shè)計的多種金屬粉末配比;(4)通過送粉器和同軸送粉噴嘴,精確控制各路送粉量,將多種粉末輸送到激光匯聚點;(5)將模具置于工作臺上,用功率密度為105~107W/cm2、脈沖寬度τ為0.1s≤τ≤1.0s的激光束,按照步驟2獲得的三維圖逐點、逐層掃描待修復(fù)微區(qū);(6)激光將多種金屬粉末熔化,并逐層堆積,形成具有梯度功能的修復(fù)再制造區(qū);(7)精磨修復(fù)再制造微區(qū),獲得所要求的模具尺寸精度。
文檔編號B22F7/08GK102248164SQ20111013365
公開日2011年11月23日 申請日期2011年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月23日
發(fā)明者丁剛, 丁家偉, 唐華平, 姚紀(jì)龍, 孫健, 李正陽, 耿德英 申請人:丹陽惠達(dá)模具材料科技有限公司