專利名稱：一種采用激光淬火對模具型面進(jìn)行處理的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于模具型面表面淬火技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用激光淬火對模具型面進(jìn)行處理的方法。
背景技術(shù)：
經(jīng)過重復(fù)的火焰淬火和長時間的高溫沖擊使用，在各種模具型面表層均會產(chǎn)生嚴(yán)重的脫碳，隨著組織中碳含量的減少，淬火馬氏體轉(zhuǎn)變呈下降趨勢，致使淬火后模具表層強(qiáng)度和硬度大幅下降，在使用中易發(fā)生早期疲勞損壞。上述問題一旦發(fā)生脫碳，只能通過滲碳手段來恢復(fù)表層碳含量。目前滲碳工藝只能通過滲碳爐、鹽浴爐等設(shè)備實施，對于大型模具，比如汽車覆蓋件等，難以進(jìn)入爐內(nèi)進(jìn)行滲碳，最終只能報廢，造成大量的資源浪費。激光淬火工藝可以靈活地對工件進(jìn)行局部表面強(qiáng)化，其淬火可控性良好；由于激光聚焦性能良好，在比較集中的區(qū)域內(nèi)可以實現(xiàn)極高功率密度的熱輸入，材料相變充分，激光淬火后的硬度比感應(yīng)淬火提高20%以上，近年來在工業(yè)產(chǎn)品中大幅使用。但是傳統(tǒng)的激光淬火工藝依然是一個單一的相變過程，無法改變材料表面的化學(xué)成份，對于較低碳含量的材料依然無法實施淬火，限制了其使用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種采用激光淬火對模具型面進(jìn)行處理的方法，解決了因模具長時間的使用和重復(fù)淬火導(dǎo)致的表面脫碳問題，解決了大型模具無法采用常規(guī)手段進(jìn)行強(qiáng)化處理的問題，同時解決了現(xiàn)有激光淬火工藝無法對低碳含量材料進(jìn)行強(qiáng)化的問題。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種采用激光淬火對模具型面進(jìn)行處理的方法，具體按照以下步驟實施步驟1 在模具脫碳區(qū)域預(yù)置一種水基含碳涂料，噴涂厚度為0. 1 0. 2mm,待涂料干燥后，對模具進(jìn)行激光擴(kuò)滲處理；步驟2 對步驟1得到的模具型面進(jìn)行激光淬火處理。本發(fā)明的特點還在于，其中的步驟1中的水基含碳涂料按照質(zhì)量百分比，由以下組分組成C及碳化物 5 25%，吸光涂料10 20%，余量為粘結(jié)劑，以上各組分的質(zhì)量百分比之和為100%。其中的C及碳化物中的C為微米級的碳黑，碳化物為微米級碳化鎢和微米級碳化硅的混合物，碳化鎢和碳化硅的質(zhì)量混合比為2 3，碳化物占C及碳化物的15 30%。其中的粘結(jié)劑由質(zhì)量比為1 0.05的酒精和漆片混合而成。其中的吸光涂料按照質(zhì)量百分比，由以下組分組成W 20 30%，Cr 20 30%， Mo :5 10%、Co 10 20%，余量為稀土元素，以上各組分的質(zhì)量百分比之和為100%。其中的稀土元素采用錳或硼。其中的步驟1中的激光擴(kuò)滲處理工藝為設(shè)置激光功率為0. 5 4KW，掃描速度為100 500mm/min，激光帶寬為2 40mm。其中的步驟2中的激光淬火處理工藝為設(shè)置激光功率為1 5KW，掃描速度為 300 2000mm/min，激光帶寬為2 40mm。本發(fā)明的有益效果是，通過一種快速方法解決了模具長時間的使用和多次重復(fù)淬火導(dǎo)致的表面脫碳問題，同時解決了激光淬火無法對低碳含量材料淬硬的問題。所制備的淬硬層硬度可達(dá)到HRC60以上，可在模具脫碳的區(qū)域、易磨損區(qū)域進(jìn)行局部激光淬硬。


圖1是本發(fā)明方法中激光擴(kuò)滲處理剖面示意圖；圖2是本發(fā)明方法中激光淬火立體示意圖；圖3是本發(fā)明方法中經(jīng)火焰淬火處理沖壓件表面狀況；圖4是本發(fā)明方法中激光處理后沖壓件表面狀況。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明采用激光淬火對模具型面進(jìn)行處理的方法，具體按照以下步驟實施步驟1 在模具脫碳區(qū)域預(yù)置一種水基含碳涂料，噴涂厚度為0. 1 0. 2mm,待涂料干燥后，根據(jù)處理型面選擇激光光斑尺寸，采用低功率、慢速掃描的方法使碳元素滲入模具型面表層。水基含碳涂料按照質(zhì)量百分比，由以下組分組成C及碳化物5 25%，吸光涂料10 20%，余量為粘結(jié)劑，以上各組分的質(zhì)量百分比之和為100%。其中C及碳化物中的C為微米級的碳黑，碳化物為微米級碳化鎢和微米級碳化硅的混合物，碳化鎢和碳化硅的質(zhì)量混合比為2 3，碳化物占C及碳化物的15 30%;粘結(jié)劑由按照質(zhì)量比為1 0.05 的酒精和漆片混合而成；吸光涂料按照質(zhì)量百分比，由以下組分組成W 20 30%，Cr 20 30%，Mo :5 10%、Co 10 20%，余量為稀土元素，以上各組分的質(zhì)量百分比之和為100%。其中稀土元素采用錳或硼。激光擴(kuò)滲處理工藝如下設(shè)置激光功率為0. 5 4KW，掃描速度為100 500mm/ min，激光帶寬為2 40mm。步驟2 采用快速掃描的方法進(jìn)行激光淬火，使模具表層產(chǎn)生依賴碳元素才能大量生成的馬氏體金相組織，該組織可以大幅提高模具表面的硬度和耐磨性。激光淬火工藝為設(shè)置激光功率為1 5KW，掃描速度為300 2000mm/min，激光帶寬為2 40mm。激光輻照擴(kuò)滲后表面擴(kuò)滲層深度為0. 1 1mm。經(jīng)過激光輻照擴(kuò)滲后表面碳含量為0. 1 4%。脫碳模具表面清理后，均勻噴涂激光淬火涂料，通過選擇合適的激光淬火工藝，調(diào)整激光光束模式(圖1為激光擴(kuò)滲處理剖面示意圖)，使激光光束垂直照在淬火部位，在碳元素滲入表面的同時，使淬火層轉(zhuǎn)變?yōu)楦哂捕群透吣湍バ缘慕M織，(圖2為激光淬火立體示意圖)達(dá)到提高脫碳模具表面耐磨性的目的，對淬火層進(jìn)行硬度檢測和無損檢測，保證淬火層的硬度達(dá)到技術(shù)要求，并無裂紋存在。模具經(jīng)激光淬火處理后其淬火層組織的位錯馬氏體晶粒細(xì)小、組織致密均勻，該組織結(jié)構(gòu)是獲得高的表面硬度的主要原因，其表面硬度可達(dá)HRC60以上。以汽車模具脫碳層表面淬火為例，模具激光增碳淬火與火焰淬火處理性能對比如表1。表1激光表面淬火處理與火焰淬火處理的性能對比
權(quán)利要求
1.一種采用激光淬火對模具型面進(jìn)行處理的方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施步驟1 在模具脫碳區(qū)域預(yù)置一種水基含碳涂料，噴涂厚度為0. 1 0. 2mm,待涂料干燥后，對模具進(jìn)行激光擴(kuò)滲處理；步驟2 對步驟1得到的模具型面進(jìn)行激光淬火處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用激光淬火對模具型面進(jìn)行處理的方法，其特征在于，所述的步驟1中的水基含碳涂料按照質(zhì)量百分比，由以下組分組成C及碳化物5 25%，吸光涂料10 20%，余量為粘結(jié)劑，以上各組分的質(zhì)量百分比之和為100%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用激光淬火對模具型面進(jìn)行處理的方法，其特征在于，所述的C及碳化物中的C為微米級的碳黑，碳化物為微米級碳化鎢和微米級碳化硅的混合物， 碳化鎢和碳化硅的質(zhì)量混合比為2 3，碳化物占C及碳化物的15 30%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用激光淬火對模具型面進(jìn)行處理的方法，其特征在于，所述的粘結(jié)劑由質(zhì)量比為1 0.05的酒精和漆片混合而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用激光淬火對模具型面進(jìn)行處理的方法，其特征在于，所述的吸光涂料按照質(zhì)量百分比，由以下組分組成W:20 30%，Cr :20 30%，Mo 5 10%,Co 10 20%，余量為稀土元素，以上各組分的質(zhì)量百分比之和為100%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的采用激光淬火對模具型面進(jìn)行處理的方法，其特征在于，所述的稀土元素采用錳或硼。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用激光淬火對模具型面進(jìn)行處理的方法，其特征在于， 所述的步驟1中的激光擴(kuò)滲處理工藝為設(shè)置激光功率為0. 5 4KW，掃描速度為100 500mm/min，激光帶寬為2 40mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用激光淬火對模具型面進(jìn)行處理的方法，其特征在于，所述的步驟2中的激光淬火處理工藝為設(shè)置激光功率為1 5KW，掃描速度為300 2000mm/ min，激光帶寬為2 40mm。
全文摘要
本發(fā)明公開的一種采用激光淬火對模具型面進(jìn)行處理的方法，首先在模具脫碳區(qū)域預(yù)置一種水基含碳涂料，噴涂厚度為0.1～0.2mm，待涂料干燥后，對模具進(jìn)行激光擴(kuò)滲處理；其次對得到的模具型面進(jìn)行激光淬火處理。本發(fā)明采用激光淬火對模具型面進(jìn)行處理的方法，解決了模具長時間的使用和多次重復(fù)淬火導(dǎo)致的表面脫碳問題，同時解決了激光淬火無法對低碳含量材料淬硬的問題。所制備的淬硬層硬度可達(dá)到HRC60以上，可在模具脫碳的區(qū)域、易磨損區(qū)域進(jìn)行局部激光淬硬。
文檔編號C21D1/70GK102560015SQ20121005931
公開日2012年7月11日 申請日期2012年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月7日
發(fā)明者劉海濤, 張鏡斌, 李延安, 陳喜鋒, 雷其林, 魏剛 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第十二研究所