CN102248164A - 一种激光微区再制造梯度功能模具的方法 - Google Patents
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Abstract
本粉末发明提出一种激光微区再制造梯度功能模具的方法,其步骤为:(1)对待修复微区进行预处理;(2)对待修复微区进行测绘,获得修复形状的三维图;(3)设计的多种金属粉末配比;(4)通过送粉器和同轴送粉喷嘴,精确控制各路送粉量,将多种粉末输送到激光汇聚点;(5)将模具置于工作台上,用功率密度为105~107W/cm2、脉冲宽度τ为0.1s≤τ≤1.0s的激光束,按照步骤2获得的三维图逐点、逐层扫描待修复微区;(6)激光将多种金属粉末熔化,并逐层堆积,形成具有梯度功能的修复再制造区;(7)精磨修复再制造微区,获得所要求的模具尺寸精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种通过激光对金属材料表面进行处理的方法,特别涉及利用激光在金属表面合成梯度功能材料,属于激光加工领域。
背景技术
模具是成型加工中重要的装备之一,主要用于汽车、家电、电子信息产业、集成电路等制造领域,品种多,形状复杂,制造材料多种多样,制造工艺复杂、生产周期长、成本高。目前,我国制造的模具寿命仅为50~100万次,寿命低于国外的160~300万次,并且在使用过程中,一旦模具发生失效,只能停产怠工,为了延长模具使用寿命,节约资源,充分利用模具的毛坯而对其表面关键部位、易损部位进行修复,是模具使用单位常用的方法。传统的模具修复方法包括:喷涂、堆焊、电刷镀等。这些方法的共同缺点是:受焊丝、焊条的限制,不能完整地恢复原有表面的性能,更不可能获得超出原有表面性能的新表面。
中国专利01131777.9公开了一种激光制备梯度功能材料的方法,但是,该方法只适于制备新工件,对于修复原有工件(如:模具),首先要清除表面污染层,包括氧化层,获得清洁的表面,其次要根据原有工件的材料性能和失效模式,设计修复、再制造微区的材料成分和粉末配比,形成并获得超出原有表面性能的梯度功能表层,第三,激光制备过程结束后,其表面通常比较粗糙,不能满足模具使用要求,应经过精磨工序。
发明内容
本发明提出一种激光微区再制造梯度功能模具的方法,其目的是为了克服大型模具、贵重模具因局部失效而导致的整体失效,有针对性地在模具易损部位或已损毁部位修复、再制造,获得高于原有表面性能的梯度功能表面。
本发明的技术方案如下:一种激光微区再制造梯度功能模具的方法,其特征在于该方法按以下步骤进行:
(1)对工件表面进行预处理,去除污染层,获得清洁、规则的待修复区域;(2)对待修复微区进行测绘,获得修复微区的三维图;
(3)按照易损部位的失效方式,设计再制造的梯度功能表面所需要的多种金属粉末配比;
(4)通过送粉器和同轴送粉喷嘴,精确控制各路送粉量,将多种粉末输送到激光汇聚点;
(5)将模具置于工作台上,用功率密度为105~107W/cm2、脉冲宽度τ为0.1s≤τ≤1.0s的激光束,按照步骤2获得的三维图逐点、逐层扫描待修复微区;
(6)激光将多种金属粉末熔化,使其在被修复微区与模具基体形成冶金结合,并逐层堆积,形成梯度功能层面,完成修复再制造;
(7)精磨修复再制造微区,获得所要求的模具尺寸精度。
本发明与现有技术相比,具有以下优点及突出性效果:利用高功率密度激光使金属粉末熔化,与模具基体形成冶金结合,结合力强,专门设计的粉末配比使所形成的区域满足与基体的物理相容性,从而在修复区与模具基体之间形成过渡层,在过渡层之上随着粉末配比的变化,修复区的成分逐渐变化,其力学性能和物理性能也逐渐变化,形成具有梯度功能的修复再制造区域,可阻断表面裂纹扩展的路径,延缓了模具表面长裂纹的形成时间,从而延长了工件的使用寿命。同时,优化设计的梯度功能修复再制造区提高了材料的磨损性能。
Claims (1)
1.一种激光微区再制造梯度功能模具的方法,其特征在于该方法按以下步骤进行:
(1)对工件表面进行预处理,获得清洁、规则的待修复微区;
(2)对待修复微区进行测绘,获得修复微区的三维图;
(3)按照易损部位的失效方式,设计再制造的梯度功能表面所需要的多种金属粉末配比;
(4)通过送粉器和同轴送粉喷嘴,精确控制各路送粉量,将多种粉末输送到激光汇聚点;
(5)将模具置于工作台上,用功率密度为105~107W/cm2、脉冲宽度τ为0.1s≤τ≤1.0s的激光束,按照步骤2获得的三维图逐点、逐层扫描待修复微区;
(6)激光将多种金属粉末熔化,使其在被修复微区与模具基体形成冶金结合,并逐层堆积,形成具有梯度功能的区域,完成修复再制造;
(7)精磨修复再制造微区,获得所要求的模具尺寸精度。
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