CN105081575A - 模具表面的激光修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模具表面的激光修复方法，对待修复的弯曲模的表面进行处理、检测分析，去除磨损部位的疲劳层；对磨损部位进行堆焊形成第一堆焊层，然后在第一层堆焊层上进行堆焊形成第二堆焊层，所述第一堆焊层的厚度为2mm至3mm，所述第二堆焊层的厚度为2mm至3mm，堆焊采用预置送粉的方式，以快速横流二氧化碳激光器为光源对模具进行连续搭接扫描。本发明的弯曲模的激光修复方法对弯曲模的表面进行激光熔覆，可以使其表面硬度和磨损部位的尺寸达到使用要求。

Description

模具表面的激光修复方法

技术领域

本发明涉及一种激光熔覆方法，尤其是一种模具表面的激光熔覆修复方法。

背景技术

冲压是在室温下，利用安装在压力机上的冲压模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。冲压模具是冲压生产中必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。冲压模具根据工艺性质分为落料模、冲孔模、弯曲模、拉深模、扩口模等，这些冲压模具在工作过程中都不可避免的会发生磨损，但是由于每一种模具所起的作用各不相同，冲压时的受力情况不同，工作过程中的磨损程度和磨损特性也各不相同。通过普通的堆焊方法进行模具表面修复，会带来变形量大、硬度不足、易开裂等缺点。而且不同的模具应该根据其特性选择更加合适的修复工艺，否则模具的使用寿命将无法得到保障，会严重影响模具的使用精度，造成所生产的产品质量下降。

激光熔覆是指以不同的添料方式在被熔覆基体表面上放置被选择的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低，与基体成冶金结合的表面涂层，显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性的工艺方法，从而达到表面改性或修复的目的。与堆焊、喷涂、电镀和气相沉积相比，激光熔覆具有稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好、适合熔覆材料多、粒度及含量变化大等特点。如何将激光熔覆技术有效的应用于弯曲模的修复，是本领域的技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种对弯曲模的表面进行激光熔覆，使其表面硬度和磨损部位的尺寸达到使用要求的弯曲模的激光修复方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种弯曲模的激光修复方法，包括以下具体步骤：

第一步、对待修复的弯曲模的表面进行处理；

第二步、进行检测分析，确定磨损部位及其磨损量；

第三步、去除磨损部位的疲劳层；

第四步、根据弯曲模的检测分析结果，对磨损部位的型腔进行编程，制定工艺参数；

第五步、对磨损部位进行堆焊形成第一堆焊层，然后在第一层堆焊层上进行堆焊形成第二堆焊层，所述第一堆焊层的厚度为2mm至3mm，所述第二堆焊层的厚度为2mm至3mm，在堆焊过程中，不断地均匀敲击模具合金熔覆层；堆焊采用预置送粉的方式，以快速横流二氧化碳激光器为光源对模具进行连续搭接扫描。，激光功率为1200W至1400W，光斑尺寸为12mm×1.8mm，激光器离作用物之间的距离为255mm至265mm，扫描速度为110mm/min至130mm/min，搭接量为4.5mm，送粉量为12g/min至15g/min，第一堆焊层所采用的合金粉末的组分及重量百分比含量是C≤0.1%，Cr：15%至19%，B：1.5%至2.5%，Si：1%至2%，Mo：0.8%至1%，Mn：2%至5%，其余为Fe；第二堆焊层所采用的合金粉末的组分及重量百分比含量是C≤0.1%，Cr：10%至13%，B：1.5%至2.5%，Si：1%至2%，Mo：0.8%至1%，Mn：10%至12%，W：2%至4%，V：2%至6%，TiO2：5%至10%，其余为Fe；

第六步、检测表面硬度和变形量，对修复后的弯曲模进行机械加工、渗透探伤。

上述第二堆焊层所采用的合金粉末中的Mn的质量百分比含量为10.5%至11.8%。

上述第二堆焊层所采用的合金粉末中的W的质量百分比含量为2.8%至3.5%。

上述第二堆焊层所采用的合金粉末中的V的质量百分比含量为4.2%至5.8%。

上述第二堆焊层所采用的合金粉末中的TiO2的质量百分比含量为6.3%至8.7%。

本发明带来的有益效果是：本发明的弯曲模的激光修复方法根据弯曲模的磨损特性先堆焊一层硬度较低、耐磨性一般组织较为致密、均匀性好的第一堆焊层，再在第一堆焊层上堆焊一层硬度较高、耐磨性较好的第二堆焊层，第二堆焊层堆焊时第一堆焊层仍然没有冷却，且两者均选择了合适的合金粉末进行堆焊，两个堆焊层之间的润湿性好，结合更加紧密。第二堆焊层的合金粉末严格控制C的含量，有利于提高熔覆层的润湿性，防止在熔覆过程中产生裂纹和气孔，添加适量的B、Si使合金在凝固后形成以奥氏体为主的基体，利用适量的Cr、Mn、W、Mo、V、TiO2对铁基合金进行合金强化，即使C含量较低，熔覆层的硬度也能达到55.5HRC以上，充分满足了模具使用的硬度要求，并具有很高的耐磨性。另外采用预置送粉的方式，严格控制送粉量，并对激光功率、扫描速度、搭接量等进行了优化，使得熔覆层的组织均匀性好、厚度和硬度均匀。该方法在堆焊之前不需要对模具进行预热，在堆焊之后无需对模具进行退火，可以有效地控制模具的变形，并且通过有序地逐处地进行激光熔覆可以避免热量集中产生热应力，有利于进一步减少变形，提高模具的硬度和耐磨性。

具体实施方式

实施例1

本实施例的弯曲模的激光修复方法的具体步骤如下：

第一步、对待修复的弯曲模的表面进行处理，将弯曲模上的灰尘、油污、锈蚀等清除。

第二步、进行检测分析，记录弯曲模原先的使用条件、硬度和力学性能参数，检测弯曲模各部位的尺寸，确定磨损部位及其磨损量。

第三步、通过打磨去除磨损部位的直角，去除磨损部位的疲劳层，并进行清洗。第四步、根据弯曲模的检测分析结果，对磨损部位的型腔进行编程（编程可使用三菱公司的数控加工仿真系统），制定工艺参数。

第五步、对磨损部位进行堆焊形成第一堆焊层，然后在第一层堆焊层上进行堆焊形成第二堆焊层，所述第一堆焊层的厚度为3mm，所述第二堆焊层的厚度为3mm，在堆焊过程中，不断地用槌子均匀敲击模具合金熔覆层。堆焊采用预置送粉的方式，以快速横流二氧化碳激光器为光源对模具进行连续搭接扫描。激光功率为1400W，光斑尺寸为12mm×1.8mm，激光器离作用物之间的距离为265mm，扫描速度为120mm/min，搭接量为4.5mm，送粉量为12g/min。第一堆焊层所采用的合金粉末的组分及重量百分比含量是C：0.07%，Cr：15.4%，B：2.2%，Si：1.4%，Mo：0.8%，Mn：2.5%，其余为Fe。第二堆焊层所采用的合金粉末的组分及重量百分比含量是C：0.08%，Cr：10.2%，B：2%，Si：1.5%，Mo：1%，Mn：10.5%，V：4.6%，W：3.1%，TiO2：8.2%，其余为Fe。

第六步、检测表面硬度和变形量，对修复后的弯曲模进行机械加工、渗透探伤。

经本实施例的弯曲模的激光修复方法修复的弯曲模的表面硬度的平均值达到57.2HRC，所有检测点中的硬度最低值为56.3HRC。

实施例2

本实施例的弯曲模的激光修复方法的其余部分与实施例1相同，不同之处在于：激光功率为1200W，光斑尺寸为12mm×1.8mm，激光器离作用物之间的距离为255mm，扫描速度为110mm/min，搭接量为4.5mm，送粉量为13g/min。第一堆焊层所采用的合金粉末的组分及重量百分比含量是C：0.09%，Cr：17.5%，B：1.7%，Si：1.1%，Mo：0.9%，Mn：3.4%，其余为Fe。第二堆焊层所采用的合金粉末的组分及重量百分比含量是C：0.06%，Cr：12.6%，B：1.8%，Si：1.2%，Mo：0.9%，Mn：11.7%，V：5.2%，W：3.4%，TiO2：7.6%，其余为Fe。经本实施例的弯曲模的激光修复方法修复的弯曲模的表面硬度的平均值达到57.5HRC，所有检测点中的硬度最低值为56.8HRC。

实施例3

本实施例的弯曲模的激光修复方法的其余部分与实施例1相同，不同之处在于：

激光功率为1300W，光斑尺寸为12mm×1.8mm，激光器离作用物之间的距离为260mm，扫描速度为130mm/min，搭接量为4.5mm，送粉量为15g/min。第一堆焊层所采用的合金粉末的组分及重量百分比含量是C：0.05%，Cr：16.5%，B：2%，Si：1.3%，Mo：0.8%，Mn：3.6%，其余为Fe。第二堆焊层所采用的合金粉末的组分及重量百分比含量是C：0.09%，Cr：11.3%，B：2.3%，Si：1.7%，Mo：0.8%，Mn：10.8%，V：4.9%，W：2.8%，TiO2：6.6%，其余为Fe。

经本实施例的弯曲模的激光修复方法修复的弯曲模的表面硬度的平均值达到57.3HRC，所有检测点中的硬度最低值为56.1HRC。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (1)

1.一种弯曲模的激光修复方法，包括以下具体步骤：

第一步、对待修复的弯曲模的表面进行处理；

第二步、进行检测分析，确定磨损部位及其磨损量；

第三步、去除磨损部位的疲劳层；

第四步、根据弯曲模的检测分析结果，对磨损部位的型腔进行编程，制定工艺参数；

第五步、对磨损部位进行堆焊形成第一堆焊层，然后在第一层堆焊层上进行堆焊形成第二堆焊层，所述第一堆焊层的厚度为3mm，所述第二堆焊层的厚度为3mm，在堆焊过程中，不断地均匀敲击模具合金熔覆层；堆焊采用预置送粉的方式，以快速横流二氧化碳激光器为光源对模具进行连续搭接扫描，激光功率为1300W，光斑尺寸为12mm×1.8mm，激光器离作用物之间的距离为260mm，扫描速度为130mm/min，搭接量为4.5mm，送粉量为15g/min，第一堆焊层所采用的合金粉末的组分及重量百分比含量是C：0.05%，Cr：16.5%，B：2%，Si：1.3%，Mo：0.8%，Mn：3.6%，其余为Fe；第二堆焊层所采用的合金粉末的组分及重量百分比含量是C≤0.1%，Cr：10%至13%，B：1.5%至2.5%，Si：1%至2%，Mo：0.8%至1%，Mn：10%至12%，W：2%至4%，V：2%至6%，TiO2：5%至10%，其余为Fe；

第六步、检测表面硬度和变形量，对修复后的弯曲模进行机械加工、渗透探伤。