CN113652688B - 一种铜合金芯子玻璃模具激光熔覆镍基碳化钨工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铜合金芯子玻璃模具激光熔覆镍基碳化钨工艺；包括以下步骤：A）对铜合金芯子进行机加工车削，获得熔覆前工件；B）激光熔覆前道处理：清洁芯子表面油污及粉尘；C）编程轨迹程序；D）激光熔覆：设定好工艺参数，沿着程序轨迹进行激光熔覆。所采用的镍基碳化钨合金粉成分为B:1.28%，C:2.38%，Co:4.37%，Cr:7.63%，Fe:2.04%，Si:2.34%，W:31.06%，其余均为Ni。

Description

一种铜合金芯子玻璃模具激光熔覆镍基碳化钨工艺

技术领域

本发明涉及玻璃模具加工制造领域，具体涉及一种铜合金芯子玻璃模具激光熔覆镍基碳化钨工艺。

背景技术

在玻璃制品制造过程中，熔融的玻璃水温度高达1100℃以上，玻璃模具长期接触高温玻璃水，需要耐高温、抗氧化性能好。小口压吹法制造玻璃制品过程中，芯子模具用于小瓶内径的成型，是模具中心部的关键部件，芯子材料选择及质量好坏，直接关系到模具的使用寿命和模具的价格，芯子一般结构极端复杂，加工难度非常大，造价很高，因此提高其使用寿命及其重要，由于芯子长期上下运动，与高温玻璃水长期接触碰撞，温度高，同时与口模形成摩擦，因此需要提高其耐高温、耐磨、抗氧化和抗热疲劳等性能。

目前芯子主要材料为合金钢，不锈钢耐腐蚀、强度高、耐氧化和韧性好，也容易采用火焰喷涂、超音速喷涂等手段进行表面强化，增加芯子的寿命，但是其导热性较差、热塑性较差，而铜合金抗氧化、导热性、热稳定性和热塑性都很好，可显著改善成型机的操作条件，能使玻璃模具的寿命延长2-3倍，而且模具易于修复，因此选择铜合金作为芯子模具的材料极为合适，但是由于铜合金芯子无法采用热喷涂、超音速喷涂等传统手段进行表面强化来提升其头部的耐磨性，手工喷焊、等离子堆焊及超音速喷涂等传统工艺手段也无法实现铜合金芯子玻璃模具喷涂镍基碳化钨的工艺问题，因此需要设计一种铜合金芯子玻璃模具激光熔覆镍基碳化钨工艺来解决上述问题。

发明内容

本发明提供了一种铜合金芯子玻璃模具激光熔覆镍基碳化钨工艺，使芯子玻璃模具具备了采用铜合金材料制作的条件，增加了芯子的使用寿命，同时激光熔覆可以提高粉末利用率，提升产品合格率，降低生产成本，提升产品质量。

一种铜合金芯子玻璃模具激光熔覆镍基碳化钨工艺，包括以下步骤：

A）按铜合金芯子熔覆前芯子的尺寸要求，对芯子毛坯进行机加工处理，获得熔覆前工件。

B）激光熔覆前道处理：清洁芯子表面油污及粉尘；

C）编程轨迹程序；

D）激光熔覆：设定好工艺参数，沿着程序轨迹进行激光熔覆。

本发明的进一步改进在于：步骤A）中所述的铜合金芯子预加工尺寸，头部平顶部分预留0.6-1.0mm的熔覆层厚度要求，根部圆柱部分预留0.4-0.6mm的熔覆层厚度要求，铜合金芯子所有拐角处均须倒角，不宜存在直角、尖角和毛刺。

本发明的进一步改进在于：激光熔覆所采用的激光器为蓝光波段半导体激光器，中心波长450-500nm，输出光纤芯径为600μm，激光熔覆所采用了高速激光熔覆的原理，芯子由运动系统带动旋转，熔覆层的线速度达75mm-100mm/s。

本发明的进一步改进在于：步骤C所涉及的运动轨迹为：轨迹运动方向为高速旋转扫描，由芯子头部开始向根部扫描。线速度75mm-100mm/s，头部平顶部分的偏移量0.4-0.6mm，根部直头部分偏移量0.5-0.8mm。

本发明的进一步改进在于：步骤D所述的所采用的激光熔覆工艺参数为：焦点光斑为：φ1.8mm，熔覆头送粉嘴工作距离为21mm，激光功率：头部功率800-1000W，根部功率900-1200W，送粉量为：25-30g/min，采用的保护气为：氩气，流量：10-14L/min。

本发明的进一步改进在于：步骤D所述的所采用的镍基碳化钨合金粉成分为B:1.28%，C:2.38%，Co:4.37%，Cr:7.63%，Fe:2.04%，Si:2.34%，W:31.06%，其余均为Ni。

本发明的进一步改进在于：熔覆层硬度达到58-62HRC，单层厚度达0.6-1.2mm，达到耐高温耐磨抗氧化的性能要求。

有益效果：

本发明的工艺方法实现了铜合金芯子的耐高温、耐磨、抗氧化的目的，解决了芯子玻璃模具无法使用铜合金材料的问题，实现了铜合金芯子玻璃模具喷涂镍基碳化钨的工艺问题，延长了芯铜合金子的使用寿命，同时激光熔覆可以提高粉末利用率，提升产品合格率，降低生产成本，提升产品质量。

附图说明

图1为本发明的铜合金芯子玻璃模具初加工后实物图；

图2为本发明的铜合金芯子玻璃模具运动旋转及熔覆头运动轨迹示意图；

图3为本发明的铜合金芯子玻璃模具激光熔覆过程实图；

图4为本发明的铜合金芯子玻璃模具激光熔覆后成品图；

图5为本发明的铜合金芯子玻璃模具激光熔覆后头部机加工抛光图。

具体实施方式

一种铜合金芯子玻璃模具激光熔覆镍基碳化钨工艺的具体实施方式，本实例按成品机加工后头部平顶部位熔覆层厚度0.8mm，根部圆柱部位熔覆层厚度0.4mm的要求进行对铜合金芯子进行镍基碳化钨的激光熔覆，其步骤为：

A）按铜合金芯子熔覆前芯子的尺寸要求，对芯子毛坯进行机加工处理，获得熔覆前工件。

B）激光熔覆前道处理：清洁芯子表面油污及粉尘；

C）编程轨迹程序；

D）激光熔覆：设定好工艺参数，沿着程序轨迹进行激光熔覆。

步骤A）中所述的铜合金芯子预加工尺寸，头部平顶部分预留0.8mm的熔覆层厚度要求，根部圆柱部分预留0.4mm的熔覆层厚度要求，铜合金芯子所有拐角处均须倒角，不宜存在直角、尖角和毛刺。其初加工后实物如图1所示。

光熔覆所采用的激光器为高功率蓝色激光器，中心波长450-500nm，最低输出功率要达到1500W，输出光纤芯径为600μm。激光熔覆所采用了高速激光熔覆的原理，芯子由运动系统带动旋转，熔覆头由芯子头部开始向根部扫描。线速度90mm/s，头部平顶部分的偏移量0.4mm，根部直头部分偏移量0.8mm。其旋转方向及熔覆头扫描方向如图2所示。

步骤D所述的所采用的激光熔覆工艺参数为：焦点光斑为：φ1.8mm，熔覆头送粉嘴工作距离为21mm，激光功率：头部平顶部分功率900W，根部圆柱部分功率1100W，头部平顶部分送粉量为：30g/min，头部平顶部分送粉量为：25g/min，采用的保护气为：氩气，流量：13L/min； 其激光熔覆过程实物图如图3所示。

步骤D所述的所采用的镍基碳化钨合金粉成分为B:1.28%，C:2.38%，Co:4.37%，Cr:7.63%，Fe:2.04%，Si:2.34%，W:31.06%，其余均为Ni。头部平顶部位的熔覆层厚度1.1mm，根部圆柱部位的熔覆层厚度0.8mm，。其所获得的熔覆后成品如图4所示，熔覆成品经车铣磨抛后如图5所示，无裂纹、无气孔、无螺纹带，熔覆层硬度达到58-62HRC，达到耐高温耐磨抗氧化的性能要求。

本发明的有益效果：

本发明涉及的一种铜合金芯子玻璃模具激光熔覆镍基碳化钨工艺，采用激光熔覆的工艺手段，用高功率蓝光激光器作为光源，蓝光激光器的中心波长450-500nm，有色金属对蓝色激光有很高的吸收率，铜合金对蓝光的吸收比红外光要高7-20倍，蓝光激光器在铜的焊接上所需的能耗比红外激光器低84%，半导体激光器典型的光斑能量分布还使铜的熔化更为稳定，提高了加工成品的质量，经过合适的激光熔覆工艺，熔覆层硬度可达58-62HRC，解决了铜合金芯子头部强化的问题，同时也解决了铜合金芯子激光熔覆镍基碳化钨容易产生裂纹、气孔以及熔覆后机加工抛光有螺纹条的问题，无需预热、无需保温、无需退火，解决了手工喷焊、等离子堆焊及超音速喷涂等传统工艺手段无法实现铜合金芯子玻璃模具喷涂镍基碳化钨的工艺问题，解决了芯子玻璃模具无法使用铜合金材料的问题，提升耐磨、耐高温、抗氧化性能，使芯子玻璃模具具备了采用铜合金材料制作的条件，增加了芯子的使用寿命，降低损坏成品。

Claims (2)

1.一种铜合金芯子玻璃模具激光熔覆镍基碳化钨工艺，其特征在于，包括以下步骤：

A)按铜合金芯子熔覆前芯子的尺寸要求，对芯子毛坯进行机加工处理，获得熔覆前工件;

B)激光熔覆前道处理：清洁芯子表面油污及粉尘；步骤B)中激光熔覆所采用的激光器为蓝光波段半导体激光器，中心波长450-500nm，输出光纤芯径为600μm;

C)编程轨迹程序；步骤C所涉及的运动轨迹为，轨迹运动方向为高速旋转扫描，由芯子头部开始向根部扫描，线速度75mm-100mm/s，头部平顶部分的偏移量0.4-0.6mm，根部直头部分偏移量0.5-0.8mm;

D)激光熔覆：设定好工艺参数，沿着程序轨迹进行激光熔覆，所采用的镍基碳化钨合金粉成分为B：1.28％，C：2.38％，Co：4.37％，Cr：7.63％，Fe：2.04％，Si：2.34％，W：31.06％，其余均为Ni，熔覆层硬度达到58-62HRC，单层厚度达0.6-1.2mm；步骤D所采用的激光熔覆工艺参数为，焦点光斑为：熔覆头送粉嘴工作距离为21mm，激光功率：头部功率800-1000W，根部功率900-1200W，送粉量为：25-30g/min，采用的保护气为：氩气，流量：10-14L/min。

2.根据权利要求1所述的一种铜合金芯子玻璃模具激光熔覆镍基碳化钨工艺，其特征在于：步骤A)中所述铜合金芯子预加工尺寸，头部平顶部分预留0.6-1.0mm的熔覆层厚度要求，根部圆柱部分预留0.4-0.6mm的熔覆层厚度要求，铜合金芯子所有拐角处均须倒角。