CN106591827A - 一种高硬度的汽车模具激光修复工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高硬度的汽车模具激光修复工艺，包括以下步骤：(1)对模具表面预处理，通常先采用精细砂纸将受损的模具表面打磨抛光，并用乙醇对修复面进行清洁处理；然后用乙炔氧气火焰烤干模具表面污渍；(2)热处理：将模具进行热处理，加温至200℃以上，并保温半小时以上；(3)采用激光熔覆内层合金粉末；(4)待温度冷却至600‑800℃后采用激光熔覆中层合金粉末；(5)待温度冷却至300‑500℃后采用激光熔覆外层合金粉末；(6)冷却到室温，使用清洗剂对模具进行清洗。本高硬度的汽车模具激光修复工艺避免了传统激光熔覆由于加热和冷却的速度极快，温度变化太大造成的熔覆层中产生的缺陷，提高了熔覆层的硬度。

Description

一种高硬度的汽车模具激光修复工艺
技术领域
本发明涉及汽车模具领域，具体是一种高硬度的汽车模具激光修复工艺。
背景技术
汽车模具是冲制汽车车身冲压件的模具的总称包括冲压模具、注塑模具、锻造模具、铸造蜡模、玻璃模具等。汽车模具最主要的组成部分就是覆盖件模具。这类模具主要是冷冲模。
汽车车身上的的冲压件大体上分为覆盖件、梁架件和一般冲压件。能够明显表示汽车形象特征的冲压件是汽车覆盖件。因此，更加特指的汽车模具可以说成是“汽车覆盖件冲压模具”。简称汽车覆盖件冲模。例如，前车门外板修边模、前车门内板冲孔模等。例如：顶盖翻边模、横梁加强板压形模等，汽车模具在汽车制造工业中发挥着非常重要的作用。近年来，随着国内汽车制造工业的飞速发展，我国的汽车模具行业发展十分迅速，取得了很大的进步，但是与国外汽车模具制造先进水平相比，仍存在明显差距。目前，模具精度差、寿命短、开发周期长是国产汽车模具的致命伤。国产汽车模具在制作过程存在错误加工的情况，在使用过程中会产生不同程度的磨损，模具的报废率高达30％，造成了巨大的浪费。针对以上问题目前国内主要采用普通堆焊处理来对汽车模具进行修复，但由于模具材料大都是高碳合金钢或铸钢，普通堆焊会给模具带来变形量大、硬度不足、易开裂等缺点，严重影响模具的使用精度，造成所生产的产品质量下降。
随着激光熔覆技术的不断进步，模具修复越来越多的倾向于实用激光熔覆技术进行模具修复，激光熔覆技术是指以不同的填料方式在被涂覆基体表面上放置选择的涂层材料，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并与基体材料成冶金结合的表面涂层，从而显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电器特性等的工艺方法。但是激光熔覆技术扔存在着熔覆层质量的不稳定性的缺陷，一方便使熔覆层的硬度达不到要求。在激光熔覆过程中，加热和冷却的速度极快，最高速度可达1012℃/s，这么快的温度变化可能在熔覆层中产生多种缺陷，主要包括气孔、裂纹、变形和表面不平度，这些也都会影响熔覆层的硬度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高硬度的汽车模具激光修复工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高硬度的汽车模具激光修复工艺，其主要步骤如下：
(1)对模具表面预处理，通常先采用精细砂纸将受损的模具表面打磨抛光，并用乙醇对修复面进行清洁处理；然后用乙炔氧气火焰烤干模具表面污渍；
(2)热处理：将模具进行热处理，加温至200℃以上，并保温半小时以上；
(3)采用激光熔覆内层合金粉末；激光熔覆工艺参数为：激光功率为3-5kW，熔覆速度4-5mm/s，预置厚度1-1.5mm，保护气体为氩气，光斑模式为矩形光斑，光斑尺寸10mm×1mm，采用预置送粉的方式；送粉量为15-20g/min；
(4)待温度冷却至600-800℃后采用激光熔覆中层合金粉末；激光功率为2.5-3.5kW，熔覆速度3-4mm/s，预置厚度为1-1.5mm，保护气体为氩气，光斑模式为矩形光斑，光斑尺寸15mm×1.5mm，采用预置送粉的方式；送粉量为12-15g/min；
(5)待温度冷却至300-500℃后采用激光熔覆外层合金粉末；激光功率为1.4-2kW，熔覆速度2-4mm/s，预置厚度为1-1.5mm，保护气体为氩气，光斑模式为矩形光斑，光斑尺寸15mm×1.5mm，采用预置送粉的方式；送粉量为10-12g/min；
(6)冷却到室温，使用清洗剂对模具进行清洗。
作为本发明进一步的方案：所述内层合金粉末由以下原料按照重量份组成，Fe：25-35份，C0：1-3份，Ni：2-4份，Cr：10-15份，V：4-6份，Ti：4-8份。
作为本发明再进一步的方案：所述中层合金粉末由以下原料按照重量份组成，C：1-3份，Cr：10-13份，Mo：10-12份，Mn：4-6份，W：5-8份，Fe：25-30份。
作为本发明再进一步的方案：所述外层合金粉末所述中层合金粉末由以下原料按照重量份组成，C：2-4份，Cr：10-15份，Mo：10-12份，C0：1-3份，Fe：25-30份。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本高硬度的汽车模具激光修复工艺采用不同配比的熔覆合金末，在不同激光条件下对要修复的模具进行多阶段，分批次的熔覆，避免了传统激光熔覆由于加热和冷却的速度极快，温度变化太大造成的熔覆层中产生的缺陷，提高了熔覆层的硬度。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种高硬度的汽车模具激光修复工艺，其主要步骤如下：
(1)对模具表面预处理，通常先采用精细砂纸将受损的模具表面打磨抛光，并用乙醇对修复面进行清洁处理；然后用乙炔氧气火焰烤干模具表面污渍；
(2)热处理：将模具进行热处理，加温至200℃，并保温半小时；
(3)采用激光熔覆内层合金粉末；激光熔覆工艺参数为：激光功率为3kW，熔覆速度4mm/s，预置厚度1mm，保护气体为氩气，光斑模式为矩形光斑，光斑尺寸10mm×1mm，采用预置送粉的方式；送粉量为15g/min；
(4)待温度冷却至600℃后采用激光熔覆中层合金粉末；激光功率为2.5kW，熔覆速度3mm/s，预置厚度为1mm，保护气体为氩气，光斑模式为矩形光斑，光斑尺寸15mm×1.5mm，采用预置送粉的方式；送粉量为12g/min；
(5)待温度冷却至300℃后采用激光熔覆外层合金粉末；激光功率为1.4kW，熔覆速度2mm/s，预置厚度为1mm，保护气体为氩气，光斑模式为矩形光斑，光斑尺寸15mm×1.5mm，采用预置送粉的方式；送粉量为10g/min；
(6)冷却到室温，使用清洗剂对模具进行清洗。
所述内层合金粉末由以下原料按照重量份组成，Fe：25份，C0：1份，Ni：2份，Cr：10份，V：4份，Ti：4份；
所述中层合金粉末由以下原料按照重量份组成，C：1份，Cr：10份，Mo：10份，Mn：4份，W：5份，Fe：25份；
所述外层合金粉末所述中层合金粉末由以下原料按照重量份组成，C：2份，Cr：10份，Mo：10份，C0：1份，Fe：25份；
经该工艺修复后的汽车模具表面的硬度平均值为60.3HRC，所有检测点中硬度值最低处的表面硬度为56.2HRC。
实施例2
(1)对模具表面预处理，通常先采用精细砂纸将受损的模具表面打磨抛光，并用乙醇对修复面进行清洁处理；然后用乙炔氧气火焰烤干模具表面污渍；
(2)热处理：将模具进行热处理，加温至220℃2，并保温35min；
(3)采用激光熔覆内层合金粉末；激光熔覆工艺参数为：激光功率为4kW，熔覆速度4mm/s，预置厚度1.2mm，保护气体为氩气，光斑模式为矩形光斑，光斑尺寸10mm×1mm，采用预置送粉的方式；送粉量为18g/min；
(4)待温度冷却至700℃后采用激光熔覆中层合金粉末；激光功率为3kW，熔覆速度3.5mm/s，预置厚度为1.4mm，保护气体为氩气，光斑模式为矩形光斑，光斑尺寸15mm×1.5mm，采用预置送粉的方式；送粉量为13g/min；
(5)待温度冷却至400℃后采用激光熔覆外层合金粉末；激光功率为1.5kW，熔覆速度3mm/s，预置厚度为1.7mm，保护气体为氩气，光斑模式为矩形光斑，光斑尺寸15mm×1.5mm，采用预置送粉的方式；送粉量为11g/min；
(6)冷却到室温，使用清洗剂对模具进行清洗。
所述内层合金粉末由以下原料按照重量份组成，Fe：30份，C0：2份，Ni：3份，Cr：13份，V：5份，Ti：7份；
所述中层合金粉末由以下原料按照重量份组成，C：2份，Cr：12份，Mo：11份，Mn：5份，W：7份，Fe：27份；
所述外层合金粉末所述中层合金粉末由以下原料按照重量份组成，C：3份，Cr：12份，Mo：11份，C0：2份，Fe：26份；
经该工艺修复后的汽车模具表面的硬度平均值为58.6HRC，所有检测点中硬度值最低处的表面硬度为56.7HRC。
实施例3
(1)对模具表面预处理，通常先采用精细砂纸将受损的模具表面打磨抛光，并用乙醇对修复面进行清洁处理；然后用乙炔氧气火焰烤干模具表面污渍；
(2)热处理：将模具进行热处理，加温至250℃，并保温40min；
(3)采用激光熔覆内层合金粉末；激光熔覆工艺参数为：激光功率为5kW，熔覆速度5mm/s，预置厚度1.5mm，保护气体为氩气，光斑模式为矩形光斑，光斑尺寸10mm×1mm，采用预置送粉的方式；送粉量为20g/min；
(4)待温度冷却至800℃后采用激光熔覆中层合金粉末；激光功率为3.5kW，熔覆速度4mm/s，预置厚度为1.5mm，保护气体为氩气，光斑模式为矩形光斑，光斑尺寸15mm×1.5mm，采用预置送粉的方式；送粉量为15g/min；
(5)待温度冷却至500℃后采用激光熔覆外层合金粉末；激光功率为2kW，熔覆速度4mm/s，预置厚度为1.5mm，保护气体为氩气，光斑模式为矩形光斑，光斑尺寸15mm×1.5mm，采用预置送粉的方式；送粉量为12g/min；
(6)冷却到室温，使用清洗剂对模具进行清洗。
所述内层合金粉末由以下原料按照重量份组成，Fe：35份，C0：3份，Ni：4份，Cr：15份，V：6份，Ti：8份；
所述中层合金粉末由以下原料按照重量份组成，C：3份，Cr：13份，Mo：12份，Mn：6份，W：8份，Fe：30份；
所述外层合金粉末所述中层合金粉末由以下原料按照重量份组成，C：4份，Cr：15份，Mo：12份，C0：3份，Fe：30份；
经该工艺修复后的汽车模具表面的硬度平均值为59.8HRC，所有检测点中硬度值最低处的表面硬度为55.8HRC。
本高硬度的汽车模具激光修复工艺采用不同配比的熔覆合金末，在不同激光条件下对要修复的模具进行多阶段，分批次的熔覆，避免了传统激光熔覆由于加热和冷却的速度极快，温度变化太大造成的熔覆层中产生的缺陷，提高了熔覆层的硬度。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (4)

1.一种高硬度的汽车模具激光修复工艺，其特征在于，其主要步骤如下：
(1)对模具表面预处理，通常先采用精细砂纸将受损的模具表面打磨抛光，并用乙醇对修复面进行清洁处理；然后用乙炔氧气火焰烤干模具表面污渍；
(2)热处理：将模具进行热处理，加温至200℃以上，并保温半小时以上；
(3)采用激光熔覆内层合金粉末；激光熔覆工艺参数为：激光功率为3-5kW，熔覆速度4-5mm/s，预置厚度1-1.5mm，保护气体为氩气，光斑模式为矩形光斑，光斑尺寸10mm×1mm，采用预置送粉的方式；送粉量为15-20g/min；
(4)待温度冷却至600-800℃后采用激光熔覆中层合金粉末；激光功率为2.5-3.5kW，熔覆速度3-4mm/s，预置厚度为1-1.5mm，保护气体为氩气，光斑模式为矩形光斑，光斑尺寸15mm×1.5mm，采用预置送粉的方式；送粉量为12-15g/min；
(5)待温度冷却至300-500℃后采用激光熔覆外层合金粉末；激光功率为1.4-2kW，熔覆速度2-4mm/s，预置厚度为1-1.5mm，保护气体为氩气，光斑模式为矩形光斑，光斑尺寸15mm×1.5mm，采用预置送粉的方式；送粉量为10-12g/min；
(6)冷却到室温，使用清洗剂对模具进行清洗。
2.根据权利要求1所述的高硬度的汽车模具激光修复工艺，其特征在于，所述内层合金粉末由以下原料按照重量份组成，Fe：25-35份，C0：1-3份，Ni：2-4份，Cr：10-15份，V：4-6份，Ti：4-8份。
3.根据权利要求1所述的高硬度的汽车模具激光修复工艺，其特征在于，所述中层合金粉末由以下原料按照重量份组成，C：1-3份，Cr：10-13份，Mo：10-12份，Mn：4-6份，W：5-8份，Fe：25-30份。
4.根据权利要求1所述的高硬度的汽车模具激光修复工艺，其特征在于，所述外层合金粉末所述中层合金粉末由以下原料按照重量份组成，C：2-4份，Cr：10-15份，Mo：10-12份，C0：1-3份，Fe：25-30份。
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