CN104593785A - 一种钢制汽车配件热锻模表面强化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢制汽车配件热锻模表面强化方法，先对热锻模的整个型腔进行表面淬火处理，然后在型腔的局部进行表面合金化熔覆处理。本发明同时利用表面淬火和表面合金化熔覆的方式对热锻模表面进行加强，其中表面淬火利用激光方便地实现了局部表面第二次淬火，产生了较高的相变硬化，使模具表面激光淬火位置硬度增大，淬火硬化层深度大，耐腐蚀性和热疲劳强度得到提高；表面合金化熔覆能够对磨损严重部位进行大大补强，能显著地提高热锻模的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及钢制汽车配件热锻模的加工处理方法，具体为一种钢制汽车配件热锻模的表面强化方法。
背景技术
H13钢由于具有良好的淬透性，极高的强韧性和耐热疲劳性，被广泛应用机械领域，取代传统的热锻模材料5CrN,Mo和5CrMnMo等热作模具钢，大量制造各类汽车配件锻模。随着生产的发展，这类热锻模的使用寿命仍远远难以满足生产实际的需求，失效形式主要表现为磨损超差，当将模具热处理调整到较高硬度状态服役时，磨损尚好，但又易出现早期开裂，使用寿命更短。
人们为解决上述问题，往往大都采用避开H13钢最高硬度区工作，并采用气体氮化和离子渗氮等工艺手段，提高其模具表面硬度和增强表面压应力，解决问题。但工艺周期长(30-40小时)，成本高，效率低，而且这些多种工艺手段处理的H13钢模具表面硬化层很薄(一般都是在0.15-0.3mm),模具使用寿命提高并不十分显著，一般在20-50％。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种钢制汽车配件热锻模表面强化方法，可以大大增加热锻模局部表面强度，提高其使用寿命。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种钢制汽车配件热锻模表面强化方法，先对热锻模的整个型腔进行表面淬火处理，然后在型腔的局部进行表面合金化熔覆处理，所述表面淬火处理包括：设置一激光源，聚焦后将输出功率控制在1.5-2.5KW，光斑调至4-19mm，光斑移动速度调至7-25mm/秒，对表面进行激光扫描；所述表面合金化熔覆处理包括：设置一激光源，聚焦后将输出功率控制在2.5KW以上，光斑调至5-10mm，对配有合金粉末的表面进行激光扫描，合金粉末迅速熔化后冷却后覆盖在表面，使得表面增厚。
作为优选的实施方式，所述表面合金化熔覆处理时，先将配制好的合金粉末涂在局部表面上，对涂好后的表面进行激光扫描。
作为优选的实施方式，所述表面合金化熔覆处理时，一边对需熔覆部分进行激光扫描，一边对该部分进行连续送料。
作为优选的实施方式，所述表面合金化熔覆处理采用多次熔覆的方式达到所需的厚度。
作为优选的实施方式，所述表面合金化熔覆处理后还进行打磨处理。
本发明的有益效果是：本发明同时利用表面淬火和表面合金化熔覆的方式对热锻模表面进行加强，其中表面淬火利用激光方便地实现了表面第二次淬火，产生了较高的相变硬化，使模具表面局部激光淬火位置硬度增大，淬火硬化层深度大，耐腐蚀性和热疲劳强度得到提高；表面合金化熔覆能够对磨损严重部位进行大大补强，能显著地提高热锻模的使用寿命。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明针对H13钢制成的热锻模材料进行表面强化。经过本发明的方法进行局部表面强化后，热锻模能够有效降低磨损，并且避免早期开裂，确保热锻模具有更长的使用寿命。所谓的局部表面主要指热锻模上较易损伤的部分。
本发明的表面强化方法由两部分组成，先对热锻模的整个型腔进行表面淬火处理，然后在型腔的局部进行表面合金化熔覆处理。两种处理方法配合能够确保热锻模表面易损伤的部位得到全面强化。
具体地，表面淬火处理的方法为，设置一激光源，聚焦后将输出功率控制在1.5-2.5KW，光斑调至4-19mm，光斑移动速度调至7-25mm，对表面进行激光扫描。当模具被激光照射部位一接触到光斑后，在瞬间(零点几秒)便被加热到摄氏1千多度，远超过H13钢临界温度，并随着光斑向前移动，依靠模具本身的热传导使激光束加热部位立即迅速得到冷却，从而实现了模具局部表面第二次淬火，产生了较高的相变硬化，使模具表面局部激光淬火位置由原基体硬度40HRC提高到63HRC，淬火硬化层深度可达1mm，在距表面0.5mm位置硬度仍可达到680.98HV0.2(相当于59.30HRC)。这种超常的局部表面淬火硬化，是由于金属晶粒超细化，金相组织位错密度大幅度提高的结果，耐磨蚀性提高显著，并且由于工作表面淬火部位的压应力，有利于大幅度提高表面的热疲劳强度，从而有效抵抗热疲劳早期开裂，所以，可以达到显著提高模具使用寿命的目的。
表面合金化熔覆处理的方法为：设置另一激光源，聚焦后将输出功率控制在2.5KW以上，光斑调至5-10mm，对配有合金粉末的表面进行激光扫描，合金粉末迅速熔化后冷却后覆盖在表面，使得表面增厚。在激光扫描时移动速度根据合金粉末提供方式不同而适当控制。一般地，合金粉末提供方式可以是先将配制好的合金粉末涂在局部表面上，对涂好后的表面进行激光扫描，或者一边对需熔覆部分进行激光扫描，一边对该部分进行连续送料。激光到达模具局部表面后，该处的合金粉末迅速熔化，依靠模具本身的热传导，使熔触合金粉末立即得到冷却，由此多次反复进行，根据对熔覆厚度要求，每次增厚0.4-0.5mm，逐步到位。工件表面形成与H13材质完全不同的另一种高合金优质钢或多元素合金，具有更高的强韧性和更高的硬度(1100HV0.2左右)，熔覆层可达数毫米之巨，经高温回火硬度不下降，加工应力彻底消除，再经表面打磨0.1-0.2mm模具便可投入使用，一般使用寿命提高1.5倍以上。
本发明的表面强化方法比传统表面强化效率大大提高，技术效果更显著，而且节能、环保，不需要专门配制冷却介质便可使模具局部淬火硬化。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种钢制汽车配件热锻模表面强化方法，其特征在于：先对热锻模的整个型腔进行表面淬火处理，然后在型腔的局部进行表面合金化熔覆处理，所述表面淬火处理包括：设置一激光源，聚焦后将输出功率控制在1.5-2.5KW，光斑调至4-19mm，光斑移动速度调至7-25mm/秒，对表面进行激光扫描；所述表面合金化熔覆处理包括：设置一激光源，聚焦后将输出功率控制在2.5KW以上，光斑调至5-10mm，对配有合金粉末的表面进行激光扫描，合金粉末迅速熔化后冷却后覆盖在表面，使得表面增厚。
2.根据权利要求1所述的一种钢制汽车配件热锻模表面强化方法，其特征在于：所述表面合金化熔覆处理时，先将配制好的合金粉末涂在局部表面上，对涂好后的表面进行激光扫描。
3.根据权利要求1所述的一种钢制汽车配件热锻模表面强化方法，其特征在于：所述表面合金化熔覆处理时，一边对需熔覆部分进行激光扫描，一边对该部分进行连续送料。
4.根据权利要求1所述的一种钢制汽车配件热锻模表面强化方法，其特征在于：所述表面合金化熔覆处理采用多次熔覆的方式达到所需的厚度。
5.根据权利要求1所述的一种钢制汽车配件热锻模表面强化方法，其特征在于：所述表面合金化熔覆处理后还进行打磨处理。
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