一種用于沖壓模具關(guān)鍵部位的激光熔覆方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于沖壓模具關(guān)鍵部位的激光熔覆方法，其步驟包括：a、對(duì)沖壓模具關(guān)鍵部位進(jìn)行預(yù)處理；b、預(yù)制合金粉末；c、通過(guò)對(duì)沖壓模具受力的研究，判斷其受力部位，采用同軸送粉的方式使用激光器對(duì)其關(guān)鍵部位表面進(jìn)行激光熔覆，并對(duì)激光熔覆區(qū)域進(jìn)行惰性氣體保護(hù)；d、后續(xù)處理，對(duì)激光熔覆后的沖壓模具進(jìn)行后期機(jī)加工。本發(fā)明通過(guò)使粉末與基體材料的均勻混合，使沖壓模具關(guān)鍵部位具有較高的抗沖擊性、強(qiáng)度、韌性、耐磨性，大大增加了沖壓模具的使用壽命。
【專利說(shuō)明】一種用于沖壓模具關(guān)鍵部位的激光熔覆方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于沖壓模具關(guān)鍵部位的激光熔覆方法，屬于激光熔覆增加金屬表面性能的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]激光具有高亮度、高方向性、高單色性、高相干性的特點(diǎn)，現(xiàn)在正被越來(lái)越多的領(lǐng)域所使用，激光熔覆就是表面處理技術(shù)中的一種。概括的說(shuō)，激光熔覆的原理就是利用高能激光束照射金屬材料表面，基材表面被迅速融化，液態(tài)的金屬形成一個(gè)小規(guī)模的熔池，同時(shí)填注新的粉末材料，在這個(gè)熔池中，原本的金屬材料與被添加的粉末相互混合，形成一層新的液態(tài)金屬層。待激光光束經(jīng)過(guò)以后，液態(tài)金屬層迅速冷卻由此在金屬表面形成一層固態(tài)的熔覆層。激光熔覆可及大的改變?cè)撽P(guān)鍵部位的金屬性能，如硬度、耐磨性、耐熱性、抗腐蝕性等。
[0003]傳統(tǒng)的沖壓模具，一般硬度低，抗沖擊能力差，往往不能滿足加工需求，模具工業(yè)界一個(gè)流行的解決方案是，使用硬質(zhì)合金材料代替合金鋼材料來(lái)制造模具，由于硬質(zhì)合金的硬度、韌性等機(jī)械性能遠(yuǎn)超普通合金鋼材料，所以關(guān)鍵部位堅(jiān)固不易開(kāi)裂，模具壽命能提高10倍到40倍.然而，使用硬質(zhì)合金制造的模具，成本也將提高10-20倍，售價(jià)更將提高20倍以上，因此，由于成本原因，市場(chǎng)上使用硬質(zhì)合金制造模具并不能取代傳統(tǒng)的合金鋼模具。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種用于沖壓模具關(guān)鍵部位的激光熔覆方法，通過(guò)使粉末與基體材料的均勻混合，使沖壓模具關(guān)鍵部位具有較高的抗沖擊性、強(qiáng)度、韌性、耐磨性，大大增加了沖壓模具的使用壽命。
`[0005]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是:一種用于沖壓模具關(guān)鍵部位的激光熔覆方法，包括:
a.對(duì)沖壓模具關(guān)鍵部位進(jìn)行預(yù)處理；
b.預(yù)制合金粉末；
c.通過(guò)對(duì)沖壓模具受力的研究，判斷其受力部位，發(fā)現(xiàn)其受力部位大多在轉(zhuǎn)角等關(guān)鍵部位，受到模具向下巨大的沖擊力，采用同軸送粉的方式使用激光器對(duì)其關(guān)鍵部位表面進(jìn)行激光熔覆，激光行走方式采用往復(fù)直線運(yùn)行方式并在熔覆過(guò)程中對(duì)激光熔覆區(qū)域進(jìn)行惰性氣體保護(hù)；
d.后續(xù)處理，對(duì)熔覆后的沖壓模具關(guān)鍵部位表面進(jìn)行后期機(jī)加工。
[0006]上述的步驟b方法中所用到的粉末為鈷基合金粉末，其成分按重量百分比為12-14% 碳化硅，0.3-0.5% 碳，4-6% 氟化鈣，4-6% 氮化硅，1-3% 硼，22-27% 鉻，0.3-0.7% 釩，5-7%鐵，12-18%鑰，1.0-1.4%猛，余量為鈷基。以上材料均為100-200目的金屬合金粉末。
[0007]上述的激光器為光纖激光器，激光波長(zhǎng)為1.06 μ m,輸出功率3000W,運(yùn)行速度為5-lOmm/s，掃描寬度為2_5mm，搭接率30_60%，激光與沖壓模具關(guān)鍵部位的交角為83。-87。。
[0008]上所述的激光器為二氧化碳激光器,激光波長(zhǎng)為10.6 μ m,輸出功率4000W,運(yùn)行速度為5-lOmm/s，掃描寬度為2_5mm，搭接率30_60%，激光與沖壓模具關(guān)鍵部位的交角為83。-87。。
[0009]上述的熔覆層厚度為0.5-4mm。
[0010]上述的步驟c中的惰性氣體為氮?dú)?、氬氣或者氦氣?br> [0011]上述的步驟d中后續(xù)處理包括對(duì)工件尺寸或者表面精度未符合設(shè)計(jì)要求的部位進(jìn)行后期機(jī)加工。
[0012]上述的步驟a中的預(yù)處理包括除去沖壓模具關(guān)鍵部位銹跡、油污及雜質(zhì)等。
[0013]采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明的有益效果是:
I)使得沖壓模具關(guān)鍵部位具有較高的抗沖擊性、強(qiáng)度、韌性、耐磨性，，大大增加了其使用壽命，是之前的20-40倍。
[0014]2)通過(guò)金相分析，熔覆層具有良好的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，無(wú)氣泡、縮孔、裂紋等缺陷。
[0015]3 )通過(guò)本發(fā)明，大大降低了生產(chǎn)成本，提高工作效率。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
`[0017]圖1指的是沖壓模具關(guān)鍵部位；
圖中標(biāo)號(hào)為a關(guān)鍵部位。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明 實(shí)施例1
一種用于沖壓模具關(guān)鍵部位的激光熔覆方法，包括:
a.對(duì)沖壓模具關(guān)鍵部位進(jìn)行預(yù)處理，包括除去關(guān)鍵部位的銹跡、油污及雜質(zhì)。其中，除去銹跡的方式可以采用化學(xué)方式進(jìn)行消除。
[0019]b.預(yù)制金屬合金粉末，粉末為鈷基合金粉末，其成分按重量百分比為:12碳化硅，
0.3%碳，4%氟化鈣，4%氮化硅，1%硼，22%鉻，0.3%釩，5%鐵，12%鑰，1.0%錳，余量為鈷基。以上材料均為100-200目的金屬合金粉末
c.通過(guò)對(duì)沖壓模具受力的研究，判斷其受力部位(如圖1)，采用同軸送粉的方式使用光纖激光器對(duì)其轉(zhuǎn)角表面進(jìn)行激光熔覆，激光行走方式采用往復(fù)直線運(yùn)行方式，激光波長(zhǎng)為
1.06 μ m,輸出功率為3000W，運(yùn)行速度為5mm/s，掃描寬度為2mm，搭接率30%，激光與沖壓模具關(guān)鍵部位的交角為83°。并在熔覆過(guò)程中對(duì)激光熔覆區(qū)域進(jìn)行氮?dú)獗Ｗo(hù)，熔覆層的厚度為 0.5mmο
[0020]d.后續(xù)處理，對(duì)熔覆后的沖壓模具進(jìn)行后期機(jī)加工，包括對(duì)工件尺寸外形或表面精度未符合設(shè)計(jì)要求的部位進(jìn)行后期機(jī)加工。
[0021]通過(guò)金相分析，發(fā)現(xiàn)熔覆之后的沖壓模具關(guān)鍵部位，其硬度值明顯提高，耐熱性能好，內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)致密，無(wú)氣孔、氣泡、裂紋等缺陷。使用壽命是之前的20-40倍通過(guò)與熔覆之前的沖壓模具關(guān)鍵部位進(jìn)行比對(duì):
沖壓模具熔覆前硬度(HRC)為60，抗沖擊性一般；
沖壓模具熔覆后硬度(HRC)為68，抗沖擊性好。
[0022]實(shí)施例2
一種用于沖壓模具關(guān)鍵部位的激光熔覆方法，包括:
a.對(duì)沖壓模具關(guān)鍵部位進(jìn)行預(yù)處理，包括除去關(guān)鍵部位的銹跡、油污及雜質(zhì)。其中除去銹跡的方式可以采用化學(xué)方式進(jìn)行消除；
b.預(yù)制金屬合金粉末，粉末為鈷基合金粉末，其成分按重量百分比為:14%碳化硅，
0.5%碳，6%氟化鈣，6%氮化硅，3%硼，27%鉻，0.7%銀，7%鐵，18%鑰，1.4%猛，余量為鈷基。以上材料均為100-200目的金屬合金粉末；
c.通過(guò)對(duì)沖壓模具受力的研究，判斷其受力部位(如圖1)，采用同軸送粉的方式使用二氧化碳激光器對(duì)其轉(zhuǎn)角表面進(jìn)行激光熔覆，激光行走方式采用往復(fù)直線運(yùn)行方式，激光波長(zhǎng)為10.6 μ m，輸出功率為4000W，運(yùn)行速度為10mm/S，掃描寬度為5mm，搭接率60%，激光與沖壓模具關(guān)鍵部位的交角為87°。并在熔覆過(guò)程中對(duì)激光熔覆區(qū)域進(jìn)行氮?dú)獗Ｗo(hù)，熔覆層的厚度為4mm ；
d.后續(xù)處理，對(duì)熔覆后的沖壓模具進(jìn)行后期機(jī)加工，包括對(duì)工件尺寸外形或表面精度未符合設(shè)計(jì)要求的部位進(jìn)行后期機(jī)加工。
`[0023]通過(guò)金相分析，發(fā)現(xiàn)熔覆之后的沖壓模具關(guān)鍵部位，其硬度值明顯提高，耐熱性能好，內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)致密，無(wú)氣孔、氣`泡、裂紋等缺陷。使用壽命是之前的20-40倍
任何技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍之內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案和發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變的技術(shù)方案都應(yīng)該落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于沖壓模具關(guān)鍵部位的激光熔覆方法，包括: a、對(duì)沖壓模具關(guān)鍵部位進(jìn)行預(yù)處理； b、預(yù)制合金粉末； C、通過(guò)對(duì)沖壓模具受力的研究，判斷其受力部位，發(fā)現(xiàn)其受力部位大多在轉(zhuǎn)角等關(guān)鍵部位，受到模具向下巨大的沖擊力，采用同軸送粉的方式使用激光器對(duì)其關(guān)鍵部位表面進(jìn)行激光熔覆，激光行走方式采用往復(fù)直線運(yùn)行方式并在熔覆過(guò)程中對(duì)激光熔覆區(qū)域進(jìn)行惰性氣體保護(hù)； 后續(xù)處理，對(duì)熔覆后的沖壓模具關(guān)鍵部位表面進(jìn)行后期機(jī)加工。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于沖壓模具關(guān)鍵部位的激光熔覆方法，其特征在于:所述的步驟b方法中所用到的粉末為鈷基合金粉末，其成分按重量百分比為12-14%碳化硅，0.3-0.5% 碳，4-6% 氟化鈣，4-6% 氮化硅，1-3% 硼，22-27% 鉻，0.3-0.7% 釩，5-7% 鐵，12-18%鑰，1.0-1.4%錳，余量為鈷基； 以上材料均為100-200目的金屬合金粉末。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于沖壓模具關(guān)鍵部位的激光熔覆方法，其特征在于:所述的激光器為光纖激光器，激光波長(zhǎng)為1.06 μ m,輸出功率3000W,運(yùn)行速度為5-10mm/s,掃描寬度為2-5mm，搭接率30-60%，激光與沖壓模具關(guān)鍵部位的交角為83° -87°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于沖壓模具關(guān)鍵部位的激光熔覆方法，其特征在于:所述的激光器為二氧化碳 激光器，激光波長(zhǎng)為10.6 μ m,輸出功率4000W,運(yùn)行速度為5-lOmm/s，掃描寬度為2_5mm，搭接率30_60%，激光與沖壓模具關(guān)鍵部位的交角為83。-87。。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于沖壓模具關(guān)鍵部位的激光熔覆方法，其特征在于:所述的熔覆層厚度為0.5-4mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于沖壓模具關(guān)鍵部位的激光熔覆方法，其特征在于:所述的步驟c中的惰性氣體為氮?dú)狻鍤饣蛘吆狻?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于沖壓模具關(guān)鍵部位的激光熔覆方法，其特征在于:所述的步驟d中后續(xù)處理包括對(duì)工件尺寸或者表面精度未符合設(shè)計(jì)要求的部位進(jìn)行后期機(jī)加工。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于沖壓模具關(guān)鍵部位的激光熔覆方法，其特征在于:所述的步驟a中的預(yù)處理包括除去沖壓模具關(guān)鍵部位銹跡、油污及雜質(zhì)等。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于沖壓模具關(guān)鍵部位的激光熔覆方法，其特征在于:所述的步驟a中的沖壓模具關(guān)鍵部位是指轉(zhuǎn)角或凸起等。
【文檔編號(hào)】C22C32/00GK103498145SQ201310396983
【公開(kāi)日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
【發(fā)明者】錢(qián)志強(qiáng) 申請(qǐng)人:江蘇翌煜能源科技發(fā)展有限公司