一種用于熱作模具激光組合制造專用粉末及其制造工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于熱作模具激光組合制造專用粉末及其制造工藝，該合金粉末按重量百分比計(jì)其成分如下：碳C：1～1.2％，鉻Cr：5～10％，鎢W：2～5％，鉬Mo：3～5％，釩V：4～5％，鈮Nb：2～3％，鈷Co：10～12％，鐵Fe：余量。采用本發(fā)明專用粉末，在熱作模具剪切模刃口進(jìn)行激光組合制造，比H13在硬度、耐磨、韌性、耐沖擊方面的性能上有很大的提升。該熔覆層具有較高的硬度、耐磨性、韌性和抗沖擊性能，綜合性能優(yōu)異，激光組合制造工藝參數(shù)范圍較廣，工藝簡(jiǎn)單可靠。大幅度的延長(zhǎng)了熱作模具的使用壽命與可靠性。
【專利說(shuō)明】一種用于熱作模具激光組合制造專用粉末及其制造工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料科學(xué)與激光加工領(lǐng)域，尤其涉及一種用于熱作模具激光組合制造專用粉末及其制造工藝，特別適用于熱作模具表面由于承受著來(lái)自包括摩擦、擠壓等各種形式的復(fù)雜應(yīng)力而導(dǎo)致的模具的疲勞損傷和失效，延長(zhǎng)熱作模具的使用壽命。

【背景技術(shù)】
[0002]“增材制造”技術(shù)，俗稱“3D打印”技術(shù)，是一種通過(guò)材料逐層添加堆積、實(shí)現(xiàn)構(gòu)件無(wú)模成形的數(shù)字化制造技術(shù)，因其能大幅度縮短生產(chǎn)周期、降低制造成本、節(jié)省材料消耗和加工制造費(fèi)用而被認(rèn)為是新一代制造技術(shù)。但其由于質(zhì)量難于控制、效率低、制造成本高昂三大難點(diǎn)問(wèn)題成為工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的瓶頸。而激光組合制造卻能克服這些缺點(diǎn)，使質(zhì)量控制、提高效率、降低制造成本成為可能。激光組合制造是在零件的關(guān)鍵部位采用激光熔覆等技術(shù)進(jìn)行選區(qū)性材料的成形，進(jìn)行優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、優(yōu)化選材及優(yōu)化制造，激光組合制造更強(qiáng)調(diào)與基體材質(zhì)的不同，多組元功能性結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)異質(zhì)材料的結(jié)合，以及制造層內(nèi)部材料的梯度變化，亦可以利用報(bào)廢的部件作為母體，實(shí)現(xiàn)全生命周期的循環(huán)利用，并節(jié)材降耗。隨著模具制造業(yè)的不斷發(fā)展，模具工作條件日益苛刻，常用模具鋼壽命低，開(kāi)模次數(shù)小，與進(jìn)口熱作模具鋼相比，還存在著一定的差距。國(guó)產(chǎn)熱作模具鋼使用壽命低，使得金屬加工產(chǎn)品的成本很難下降。高硬度與高韌性是提高模具鋼壽命的前提。而激光組合制造由于是在零件的關(guān)鍵部位進(jìn)行選區(qū)性材料的成形，所以激光組合制造的這些特性很適合在熱作模具制造上使用。本發(fā)明中模具尺寸遠(yuǎn)超臨界淬透尺寸，常規(guī)熱處理難以獲得高硬度，模具的硬度只有HB280,企業(yè)采用電火花強(qiáng)化的方法進(jìn)行強(qiáng)化，但由于深度不夠，壽命較短，失效后采用手工電弧補(bǔ)焊的方法進(jìn)行修復(fù)，將會(huì)產(chǎn)生裂紋等缺陷，滿足不了生產(chǎn)要求。而使用激光組合制造的方法，可以在熱作模具鋼的表面形成一定厚度和形狀的熔覆層，該熔覆層與基體有很好的冶金結(jié)合，能獲得優(yōu)異的結(jié)合力。且在合適的參數(shù)下獲得耐磨、耐高溫、耐沖擊的熱鍛模具熔覆層，使熱鍛模具的壽命大大提高。
[0003]雖然，市面上熱作模具鋼的型號(hào)、成分較多，但用于模具激光組合制造的合金粉末少之又少。其原因是激光組合制造的特殊性，尤其是需要考慮其抗高溫磨損、與基體的合理過(guò)渡及適合于激光熔覆特性要求等，常規(guī)的合金成分配比用在激光組合制造中或者有氣孔、夾雜、裂紋等缺陷，或者使用性能不能滿足要求。
[0004]中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朇N201310029830 —種復(fù)合結(jié)構(gòu)的無(wú)縫鋼管孔針及其制造方法。其配比為碳 C0.7 ?1.5%、硅 S1.41 ?0.82%、鐵 Fe2.16 ?2.85%、鎳Ni2.27 ?2.5%、鉻Cr29.5?32.4%、鑰Mo0.12?0.26%、鎢W8.7?17.8%、其余為鈷Co，粉末粒度為-140?+325目。顯然屬于鈷基合金的范疇，缺點(diǎn)是成本較高，耐高溫以及紅硬性仍有欠缺。
[0005]中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朇N201110197529 —種奧氏體熱作模具鋼的制備方法，特點(diǎn)是一種奧氏體熱作模具鋼，該奧氏體熱作模具鋼具有很高的錳含量，錳能溶于鐵素體，使鐵素體強(qiáng)化，也能溶于滲碳體，提高其硬度。錳還能增加并細(xì)化珠光體，從而提高鋼的強(qiáng)度和硬度。錳可與硫形成MnS，以消除硫的有害作用。但過(guò)高的錳含量與碳含量會(huì)使得碳不能充分溶于奧氏體中，如果碳不能溶于奧氏體中，或溶后又析出，則碳與鐵、錳形成復(fù)合碳化物(FeiMn) 3c，這種碳化物非常脆弱，對(duì)鋼的耐磨性及沖擊韌性危害極大，鑄件的裂紋敏感性增加。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)出一種適合于激光組合制造工藝且能勝任熱作模惡劣工況的專用粉末及其制造工藝，在模具易失效的部位如工作面、次表面或因各類磨損、表面拉傷、疲勞斷裂、微裂紋而引起的損傷部位作處理。使得經(jīng)激光組合制造后的熱作模具具備高硬度、抗磨損、抗疲勞斷裂、抗高溫蠕變、耐沖擊等性能，從而延長(zhǎng)模具的使用壽命。
[0007]為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案:
[0008]一種用于熱作模具激光組合制造專用粉末，其特征在于，該合金粉末按重量百分比計(jì)其成分如下:碳C:1?L 2%，鉻Cr:5?10%，鎢W:2?5%，鑰Mo:3?5%，釩V:4?5%，鈮 Nb:2 ?3%，鈷 Co:10 ?12%，鐵 Fe:余量。
[0009]本發(fā)明所述的耐高溫、抗磨損合金粉末的成分設(shè)計(jì)原理和相互作用為:
[0010]碳(::1?1.2%
[0011]本發(fā)明中，碳元素用于擴(kuò)大奧氏體區(qū)域，適宜含量的碳元素可以和其它合金元素形成不同的碳化物等硬質(zhì)相，從而達(dá)到強(qiáng)化熔覆層的效果。由于熱作模具與被成型件高溫接觸，受到磨損與碰撞，因此激光組合制造后的材料應(yīng)該具有高硬、耐磨、高的尺寸穩(wěn)定性以及足夠的韌性。所以合金粉末設(shè)計(jì)的碳含量較高。
[0012]鉻Cr:5 ?10%
[0013]本發(fā)明中，鉻用于提高鋼的淬透性，顯著改善鋼種的機(jī)加工性能和抗氧化性能增加鋼的抗腐蝕性能。并且在本發(fā)明中，鉻與碳能形成合金滲碳體(FeCr) 3C、Cr7C3> Cr23C6等硬質(zhì)相，進(jìn)一步提高熔覆層的硬度和耐磨性。
[0014]鎢W:2 ?5%
[0015]本發(fā)明中，鎢一方面用于提高鋼高溫時(shí)的硬度、耐磨性，另一方面可形成碳化物，彌散分布于熔覆層中，使熔覆層得到固溶強(qiáng)化，一部分形成耐磨硬質(zhì)相，還可以細(xì)化晶粒、提高回火后的韌性。
[0016]鑰Mo:3 ?5%
[0017]鑰的熔點(diǎn)為2620°C，其原子間結(jié)合力強(qiáng)，所以在常溫和高溫下強(qiáng)度都很高。本發(fā)明中，鑰主要形成硬質(zhì)的M6C碳化物。鑰的膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱性能好，本發(fā)明加入鑰，使得合金鋼的強(qiáng)度、韌性、耐熱性、耐蝕性和可焊接性大幅提高。
[0018]釩V:4 ?5%
[0019]釩與碳、氮、氧都具有極強(qiáng)的親和力，從而與之形成相應(yīng)的極為穩(wěn)定的化合物。本發(fā)明中，釩在鋼中主要以碳化物的形態(tài)存在，以顯著提高熔覆層的高溫硬度并強(qiáng)烈細(xì)化晶粒，提高合金的抗摩擦性能。
[0020]鈮Nb:2 ?3%
[0021]本發(fā)明中，加入適量的鈮，用于大幅度增加熔覆層的韌性，并使得晶粒更加細(xì)化。
[0022]鈷Co: 10 ?12%
[0023]鈷有極好的耐熱、耐蝕和抗高溫氧化性。鈷向基體固溶可以提高其硬度。本發(fā)明中熔覆層奧氏體基體中含有較多的、固溶著鉻和鎢的碳化物，這些化合物硬度高且耐磨。同時(shí)它又是多相結(jié)構(gòu)，金屬中碳化物生成元素含量越多，耐磨性越好，化合物和多相結(jié)構(gòu)比單相固溶體“粘著”傾向小，因此，高的鈷含量具有極其良好的高溫抗摩擦性能。但鈷含量過(guò)高會(huì)使合金的成本上升，本配比在V，Nb等元素的協(xié)同作用和鈷含量在10?12%的情況下，已能獲得良好的性價(jià)比。
[0024]本發(fā)明提供的配比的合金粉末，在實(shí)際使用中不需要預(yù)熱，可在合適的參數(shù)下獲得高硬度、抗磨損、抗疲勞斷裂、抗高溫蠕變、耐沖擊的熱鍛模具熔覆層，且激光組合制造工藝適應(yīng)性較寬，重復(fù)性一致，完全可用于熱鍛模具接觸部位的修復(fù)與再制造。
[0025]合金粉末的制備按照常規(guī)方法，即按計(jì)算量加入高熔點(diǎn)元素與各中間合金于中頻爐中，加熱至1400?1500°C,除洛、精煉、均勻化后制粉,粉末干燥后過(guò)篩保存。
[0026]一種熱作模具激光組合制造工藝，采用如上所述的專用粉末，在惰性氣體的保護(hù)下，經(jīng)激光熔覆制造在工件的表面制備耐磨、耐高溫、抗沖擊的合金層。
[0027]作為優(yōu)選，所述工件為熱鍛模具的上、下模，在激光組合制造前，對(duì)上、下模易失效部位(如剪切模刃口)進(jìn)行機(jī)加工，銑槽，再在銑去的部位進(jìn)行激光組合制造。此工藝方法可以保證熱鍛模具的原有尺寸和表面的平整，熔覆層與模具鋼基體為冶金結(jié)合，結(jié)合牢固。
[0028]作為優(yōu)選，所述模具易失效部位(如剪切模刃口)銑槽深度為0.5?1.2mm。
[0029]本發(fā)明的激光組合制造工藝參數(shù)為:所述的熱作模具基體材料為H13(也可適用于其它牌號(hào))，合金材料粉末粒度為140?400目，由惰性氣體送粉；采用3KW大功率半導(dǎo)體激光器與同軸送粉的熔覆方式對(duì)研制的合金粉末進(jìn)行激光組合制造，功率為1.0?2.6KW，激光掃描速度為Vs = 400?1200mm/min，送粉量為Vf = 5?15g/min，搭接率為50%。
[0030]采用本發(fā)明的熱作模具激光組合制造專用粉末，在熱作模具剪切模刃口進(jìn)行激光組合制造，比H13在硬度、耐磨、韌性、耐沖擊方面的性能上有很大的提升。該熔覆層具有較高的硬度、耐磨性、韌性和抗沖擊性能，綜合性能優(yōu)異，激光組合制造工藝參數(shù)范圍較廣，工藝簡(jiǎn)單可靠。大幅度的延長(zhǎng)了熱作模具的使用壽命與可靠性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1是5#樣異材結(jié)合處的顯微組織(100X)；
[0032]圖2是5#樣熔覆層SEM微觀組織；
[0033]圖3是經(jīng)激光組合制造后熔覆層的截面顯微組織(400X)。

【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做一個(gè)詳細(xì)的說(shuō)明。
[0035]一種用于熱作模具激光組合制造專用粉末，其特征在于，此合金粉末，按重量百分比計(jì)其成分如下:碳C:1?L 2%，鉻Cr:5?10%，鎢W:2?5%，鑰Mo:3?5%，釩V:4?5%，鈮 Nb:2 ?3%，鈷 Co:10 ?12%，鐵 Fe:余量。
[0036]一種熱作模具激光組合制造工藝，采用如上所述的合金材料，在惰性氣體的保護(hù)下，經(jīng)激光熔覆制造在工件的表面制備耐磨、耐高溫、抗沖擊的合金層。
[0037]本發(fā)明提供的配比的合金粉末，在實(shí)際使用中不需要預(yù)熱，可在合適的參數(shù)下獲得高硬度、抗磨損、抗疲勞斷裂、抗高溫蠕變、耐沖擊的熱鍛模具熔覆層，且激光組合制造工藝適應(yīng)性較寬，重復(fù)性一致，完全可用于熱鍛模具接觸部位的修復(fù)與再制造。
[0038]所述工件為熱鍛模具的上、下模，在激光組合制造前，對(duì)上、下模易失效部位(如剪切模刃口)進(jìn)行機(jī)加工，銑槽，再在銑去的部位進(jìn)行激光組合制造。此工藝方法可以保證熱鍛模具的原有尺寸和表面的平整，熔覆層與模具鋼基體為冶金結(jié)合，結(jié)合牢固。所述模具易失效部位(如剪切模刃口)銑槽深度為0.5?1.2_。
[0039]合金粉末的制備按照常規(guī)方法，即按計(jì)算量加入高熔點(diǎn)元素與各中間合金于中頻爐中，加熱至1400?1500°C,除洛、精煉、均勻化后制粉,粉末干燥后過(guò)篩保存。
[0040]本發(fā)明的激光組合制造工藝參數(shù)為:所述的熱作模具基體材料為H13(也可適用于其它牌號(hào))，合金材料粉末粒度為140?400目，由惰性氣體送粉；采用3KW大功率半導(dǎo)體激光器與同軸送粉的熔覆方式對(duì)研制的合金粉末進(jìn)行激光組合制造，功率為1.0?2.6KW，激光掃描速度為Vs = 400?1200mm/min，送粉量為Vf = 5?15g/min，搭接率為50%，進(jìn)行了 50余組的試驗(yàn)，擇優(yōu)選取激光組合制造工藝參數(shù)值如表I所述，在表I所述激光組合制造工藝參數(shù)之下均可獲得滿意的熔覆層，硬度可達(dá)到HV750?880 ;500°C高溫磨損試驗(yàn)表明比基體明顯改善。
[0041]表I激光組合制造工藝參數(shù)
[0042]
試樣 P 掃描速度送粉量~ttti 平均硬度(HV) 基體磨損量/ 編(KW) (mm/min) (g/'min) (kJ/cm2) /(HRC)涂,?




(500 0C)
~? L4 420 51 429Wi135
21,2 420 5.5 4.027522.98
31.0 420 5.5 3.757663.21
42.2 660 10 4.298053.61
51.72 660 10 4.028774.00
61.32 660 10 3.758283.81
72.6 960 15 4.027463.01
81.95 960 15 3.757543.41
[0043]試樣采用HT-600高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)作高溫磨損失重試驗(yàn)；采用HMV-2TADWXY全自動(dòng)顯微硬度計(jì)測(cè)試其硬度及分析顯微組織形貌。
[0044]圖1為5#樣熔覆層的橫截面顯微組織。其上部為基體，基體中白色小點(diǎn)塊為碳化物；中部淺色帶為熔合區(qū)，其中靠近基體側(cè)有淺色組織嵌入其中，表明此處存有元素互滲現(xiàn)象，激光組合制造強(qiáng)調(diào)與基體材質(zhì)的不同，多組元功能性結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)異質(zhì)材料的結(jié)合，以及制造層內(nèi)部材料的梯度變化，圖1顯示出熔覆層與基體實(shí)現(xiàn)異質(zhì)材料的良好的冶金結(jié)合，且熔覆層組織內(nèi)部無(wú)氣孔、裂紋和夾渣；圖片的下部為熔覆層組織，由于激光組合制造次道熔覆對(duì)前道熔覆的加熱與冷卻，因而搭接帶在圖片中可清晰區(qū)分。
[0045]圖2為5#樣熔覆層SEM微觀組織。從圖2中可以看出熔覆層組織得到細(xì)化，散布著細(xì)小的晶粒組織，如圖2中的A區(qū)域；而且在細(xì)晶粒組織中有比較大的塊狀組織，如圖2中的B區(qū)域。圖2中B區(qū)域塊狀組織主要為Cr、Fe以及C、V的化合物，推斷可能為Fe-Cr和Fe3C,圖2中的白色細(xì)小晶粒推測(cè)為V4C3、Cr23c6、Cr7C3金屬化合物，這些物質(zhì)在很大程度上決定著熔覆層的組織性能。從試樣的宏觀形貌可以看出，熔覆層表面平整光滑，表明熔覆層的幾何形貌良好。
[0046]從圖3可以看出，沿著縱向箭頭方向依次是基體、擴(kuò)散區(qū)、結(jié)合區(qū)、涂層(熔覆層)，在靠近結(jié)合區(qū)的熔覆層底部為胞狀晶和柱狀晶，熔覆層內(nèi)部組織均勻致密，具有明顯的垂直于界面的枝晶生長(zhǎng)特征。熔覆層為細(xì)小的樹(shù)枝晶。
[0047]上述結(jié)果表明:經(jīng)激光組合制造后，雖然激光組合制造的材料與基材不同，屬于異質(zhì)材料的結(jié)合，但熔覆層與基體結(jié)合良好，無(wú)氣孔、夾雜、裂紋等缺陷出現(xiàn)。表層的硬度高達(dá)HV900。并且此工藝的適應(yīng)范圍廣。具有很強(qiáng)的實(shí)用性。
[0048]由于熱傳導(dǎo)與應(yīng)力等因素與試樣存在的差異將會(huì)導(dǎo)致裂紋、氣孔等缺陷的產(chǎn)生，故先在模具表面作激光組合制造試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果:熔覆層形貌良好，無(wú)裂紋、孔洞，幾何形貌良好。熱作磨具實(shí)物激光組合制造，熔覆層與機(jī)加工后熔覆層表面平整光滑，表明熔覆層的幾何形貌良好。
[0049]由上述可知，采用本發(fā)明用于熱作模具激光組合制造專用粉末，在熱作模具剪切模刃口進(jìn)行激光組合制造，比H13在硬度、耐磨、韌性、耐沖擊方面的性能上有很大的提升。該熔覆層具有較高的硬度、耐磨性、韌性和抗沖擊性能，綜合性能優(yōu)異，激光組合制造工藝參數(shù)范圍較廣，工藝簡(jiǎn)單可靠。大幅度的延長(zhǎng)了熱鍛模具的使用壽命與可靠性。
[0050]實(shí)施例1:
[0051]一種用于熱作模具激光組合制造專用粉末，其熔覆層具有耐磨、耐沖擊、耐高溫性能，粉末制造具體步驟如下:
[0052](I)計(jì)算鉻鐵、釩鐵等各中間合金的加入量(計(jì)算時(shí)考慮各元素的不同燒損率)。
[0053](2)稱重后放置在200°C烘箱內(nèi)烘烤。
[0054](3)先加入高熔點(diǎn)元素，再加入易燒損元素。
[0055](4)熔化后除洛、精煉。
[0056](5)開(kāi)啟水、氣路，控制壓力與液位。
[0057](6)放置經(jīng)預(yù)熱的中間漏包于噴嘴上，傾倒熔爐內(nèi)合金液于中間漏包內(nèi)。
[0058](7)噴粉完成后，出粉并用酒精除去水分，烘干后過(guò)篩密封待用。
[0059]合金粉末化學(xué)組成(重量百分比)為C:1.05%，Cr:5.0%，W:3.0%，Mo:3.0%，V:4.1%, Nb:2.0%, Co:10%, Fe:余量。
[0060]激光組合制造工藝具體步驟如下:
[0061](8)先對(duì)上、下模易失效部位(剪切模刃口)進(jìn)行機(jī)加工，銑槽。
[0062](9)將干燥的粉末放入送粉器中。
[0063](10)然后將烘干后的粉末放入沸騰式送粉器中。
[0064](11)將模具待處理部位編制程序；調(diào)整激光組合制造工藝參數(shù)至:
[0065]l#a,激光功率至1.4KW，掃描速度為420mm/min，送粉量為5.5g/min,保護(hù)氣壓力為0.2MPa，激光光斑直徑為4mm ;搭接率為50%。
[0066]5#b,激光功率至1.72KW，掃描速度為600mm/min，送粉量為10g/min，保護(hù)氣壓力為0.2MPa，激光光斑直徑為4mm ;搭接率為50%。
[0067]7#c,激光功率至2.6KW，掃描速度為780mm/min，送粉量為15g/min，保護(hù)氣壓力為0.2MPa，激光光斑直徑為4mm ;搭接率為50%。
[0068](12)按a，b，c參數(shù)分別熔覆一個(gè)上模。
[0069](13)機(jī)加工至工作尺寸。
[0070]經(jīng)里氏硬度計(jì)檢測(cè)熔覆層硬度均大于HRC59 (見(jiàn)表2)。
[0071 ] 表2實(shí)施例1激光組合制造熔覆層硬度
[0072]
試樣編號(hào) P 掃描速度送粉量SS
(KW) (mm/min) (g/min)(HRC)
a L4 420 5^559?63
b 1.72 600 106 卜 66
C 2.6 1200 1560.5?64.5
[0073]實(shí)施例2:
[0074]一種用于熱作模具激光組合制造專用粉末，其熔覆層具有耐磨、耐沖擊、耐高溫性能，粉末制造具體步驟如下:
[0075](I)?(7)同實(shí)施例1。
[0076]合金粉末化學(xué)組成(重量百分比)為C:1.2%, Cr:9%, W:4.5%, Mo:4.5%, V:
5.0%, Nb:3.0%, Co:12%, Fe:余量。
[0077]激光組合制造工藝具體步驟如下:
[0078](8)?(10)、(12)、(13)同實(shí)施例1的激光組合制造工藝步驟。
[0079](11)按模具待處理部位編制程序；調(diào)整激光工藝參數(shù)調(diào)整至:
[0080]a,激光功率至1.4KW，掃描速度為420mm/min，送粉量為5.5g/min，保護(hù)氣壓力為0.2MPa，激光光斑直徑為4mm ;搭接率為50%。
[0081]b,激光功率至1.72KW，掃描速度為600mm/min，送粉量為10g/min，保護(hù)氣壓力為0.2MPa，激光光斑直徑為4mm ;搭接率為50%。
[0082]c，激光功率至2.6KW，掃描速度為780mm/min，送粉量為15g/min，保護(hù)氣壓力為
0.2MPa，激光光斑直徑為4mm ;搭接率為50%。
[0083]上述熔覆層硬度經(jīng)里氏硬度計(jì)檢測(cè)均大于HRC60。(見(jiàn)表3)
[0084]表3實(shí)施例2激光組合制造熔覆層硬度
[0085]
試樣編號(hào)P掃描速度送粉量SS^
(K.W) (mm/min) (g/min)(HRC)
a?Α4205^560?63.5~
b1.726001062?66
c2.612001561 ?65
[0086]實(shí)施例1、2的經(jīng)激光組合制造后熔覆層表面質(zhì)量均良好，經(jīng)著色探傷未見(jiàn)裂紋。裝機(jī)試驗(yàn)其壽命提高了 2.5倍以上，激光組合制造完全可用于熱鍛模具的修復(fù)與再制造，由于制造成本低、周期短、經(jīng)濟(jì)性好可以廣泛的推廣應(yīng)用。
[0087]需要強(qiáng)調(diào)的是:以上僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于熱作模具激光組合制造專用粉末，其特征在于，該合金粉末按重量百分比計(jì)其成分如下:碳C:1?1.2%，鉻Cr:5?10%，鎢W:2?5%，鑰Mo:3?5%，銀V:4?5%，鈮 Nb:2 ?3%，鈷 Co:10 ?12%，鐵 Fe:余量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于熱作模具激光組合制造專用粉末，其特征在于，所述合金粉末的制備方法:按計(jì)算量加入高熔點(diǎn)元素與各中間合金于中頻爐中，加熱至1400?1500°C,除洛、精煉、均勻化后制粉,粉末干燥后過(guò)篩保存。
3.一種熱作模具激光組合制造工藝，采用權(quán)利要求1或2所述的專用粉末，在惰性氣體的保護(hù)下，經(jīng)激光熔覆制造在工件的表面制備耐磨、耐高溫、抗沖擊的合金層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種熱作模具激光組合制造工藝，其特征在于，所述工件為熱作模具的上、下模，在激光組合制造前，對(duì)上、下模易失效部位進(jìn)行機(jī)加工、銑槽，再在銑去的部位進(jìn)行激光組合制造。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種熱作模具激光組合制造工藝，其特征在于，所述上、下模易失效部位的銑槽深度為0.5?1.2_。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種熱作模具激光組合制造工藝，其特征在于，所述激光組合制造工藝參數(shù)為:所述熱作模具基體材料為H13，所述合金粉末粒度為140?400目，由惰性氣體送粉；采用3KW大功率半導(dǎo)體激光器與同軸送粉的熔覆方式對(duì)研制的合金粉末進(jìn)行激光組合制造，功率為1.0?2.6KW，激光掃描速度為Vs = 400?1200mm/min，送粉量為Vf = 5 ?15g/min，搭接率為 50%。
【文檔編號(hào)】C22C38/30GK104128600SQ201410325212
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】姚建華, 樓程華, 張群莉, 陳智君 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)