CN107805809A - 一种汽车模具表面涂膜修复工艺 - Google Patents

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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
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Abstract

本发明公开了一种汽车模具表面涂膜修复工艺，包括如下步骤：(1)喷砂处理；(2)补涂前处理；(3)补涂：采用激光熔覆方法对模具进行补涂；(4)涂油防护：待激光熔覆层常温冷却至室温后，在修复表面涂抹薄薄的一层硅油；(5)检测。本发明操作简单、使用材料价廉易得，能够有效的恢复损坏的汽车模具表面涂膜；由于采用局部修补，与现有技术中的重新整体喷涂相比，尽可能少的减轻了对模具基体的损伤，保证了修复的质量；本发明修复处采用激光熔覆法进行修复，可以形成表面平整且光滑、无气孔与裂纹、硬度高、耐磨性和耐蚀性良好的涂膜；本发明可以推广应用于其他类型航空发动机涡轮等领域使用的模具，具有较大的使用范围。

Description

一种汽车模具表面涂膜修复工艺
技术领域
本发明属于汽车模具技术领域，具体地，涉及一种汽车模具表面涂膜修复工艺。
背景技术
随着汽车工业的快速发展，对汽车模具的精度、寿命等要求越来越高。新车型研发需求不断增加，每开发一款新车型，大约80％模具需新开发，在新车型开发费用中，约60％用于车身和冲压工艺及装备的开发。其中汽车模具生产工艺要求、技术含量高，导致高的生产成本，因此要求汽车模具有尽可能高的使用寿命。在未经表面处理的汽车模具投入生产后，模具表面极易拉伤，需反复修模，既增加维修保养工作量，影响生产进程，又由于表面粗糙度、精度等降低，影响产品质量，因此必须通过汽车模具表面改质处理的方法提高汽车模具的使用寿命。目前汽车模具的表面改质处理方法主要有表面淬火、渗氮、电镀、TD处理等。都是作用于工件表面形成一层数微米至数十微米的涂膜层，该涂膜层具有极高的硬度，且与母体材料冶金结合，处理后模具表面硬度高、耐磨性好。
但是汽车加工模具工作环境恶劣，长期处于高温熔体冲击和侵蚀之下，模具表面的涂膜在经历一定周期后，会出现退化、失效或者破损的情况，需要对模具表面的涂膜进行修复。现有技术，最常用的修复方式为：对复合材料表面的铝涂层全部去除后，重新制备，然而该方法工作量大、成本较高、资源浪费，在除去铝涂层时易损坏复合材料基体，会引发衍生缺陷。人们需要一种能够结合模具材料特点及其表面涂膜制备方法以及生产现场实际情况，解决现有技术工作量大、易产生衍生缺陷等不足的修复方法。
发明内容
针对上述技术的缺陷，本发明提供了一种汽车模具表面涂膜修复工艺，该修复工艺采用局部修补，与现有技术中的重新整体喷涂相比，尽可能少的减轻了对模具基体的损伤，保证了修复的质量。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种汽车模具表面涂膜修复工艺，包括如下步骤：
(1)喷砂处理：找出模具表面涂膜的损坏区域，确认所要修复的区域大小，在无需修复的区域用牛皮纸覆盖好，预留出待修复区域；利用喷砂法，采用砂子对待修复区域进行喷砂打磨处理，去除待修复区域的原有涂膜；
(2)补涂前处理：喷砂处理完成后，先用压缩空气吹除附着在模具表面的杂物，再用丙酮清洗处理后的表面，烘干后用乙醇擦拭；
(3)补涂：采用激光熔覆方法对模具进行补涂，将模具置于激光涂覆装置下，将涂层材料动态注入到激光产生的熔池中，在模具熔覆一层70-90um的涂膜；
(4)涂油防护：待激光熔覆层常温冷却至室温后，在修复表面涂抹薄薄的一层硅油，形成油层防护层；
(5)检测：去除覆盖在模具表面的牛皮纸，对模具表面进行检测。
所述步骤(1)中喷砂处理的控制参数为：压缩空气压力设为0.15-0.35MPa；喷砂距离为0.2-0.5m；喷枪对模具表面的角度为45-70°。
所述步骤(2)中压缩空气的压力为0.05-0.1MPa。
所述步骤(3)中激光熔覆参数控制为：激光功率300-500W；扫描速度220-260mm/min；离焦量+15mm；送粉速度12-15rad/min；搭接率45％-50％。
所述步骤(3)中涂层材料采用复合材料，涂层材料包括如下重量份的原料：Ni基合金30-50份、晶体硅10-15份、晶体硼6-9份、Cr3C23-5份、TiN2-4份，各物质原料均为粉末状，粒径为25-50um，将各原料粉末按照上述质量份数投入混料机中混合均匀得到涂层材料。
所述步骤(5)中检测包括检测模具表面硬度、检测模具变形量、对模具表面进行机械加工；进行渗透探伤、校验。
本发明的有益效果：
(1)本发明操作简单、使用材料价廉易得，能够有效的恢复损坏的汽车模具表面涂膜；由于采用局部修补，与现有技术中的重新整体喷涂相比，尽可能少的减轻了对模具基体的损伤，保证了修复的质量；
(2)本发明修复处采用激光熔覆法进行修复，可以形成表面平整且光滑、无气孔与裂纹、硬度高、耐磨性和耐蚀性良好的涂膜；
(3)本发明可以推广应用于其他类型航空发动机涡轮等领域使用的模具，具有较大的使用范围。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种汽车模具表面涂膜修复工艺，包括如下步骤：
(1)喷砂处理：找出模具表面涂膜的损坏区域，确认所要修复的区域大小，在无需修复的区域用牛皮纸覆盖好，预留出待修复区域；利用喷砂法，采用砂子对待修复区域进行喷砂打磨处理，去除待修复区域的原有涂膜；
其中，喷砂处理的具体过程为：把清洁、干燥且筛过的砂子装入砂子储存罐；调节压缩空气压力，一般设为0.15-0.35MPa，可根据模具的厚度，为了防止将基材打穿，调整合适的压力；根据当前配置的喷砂***决定工作速度；在喷砂打磨区来回多喷几次，喷砂距离为0.2-0.5m，喷枪对基材的角度大致为45-80°，一直喷到表面显露出模具金属原有的光泽；
(2)补涂前处理：喷砂处理完成后，先用压缩空气吹除附着在模具表面的杂物，再用丙酮清洗处理后的表面，烘干后用乙醇擦拭；
其中，压缩空气的压力为0.05-0.1MPa；
(3)补涂：采用激光熔覆方法对模具进行补涂，将模具置于激光涂覆装置下，将涂层材料动态注入到激光产生的熔池中，在模具熔覆一层70-90um的涂膜；
其中，激光熔覆参数控制为：激光功率300-500W；扫描速度220-260mm/min；离焦量+15mm；送粉速度12-15rad/min；搭接率45％-50％；
在激光熔覆过程中，由于激光束是同时预热或熔化供给的涂料和模具的表面薄层，所以形成的熔覆层具有较低的稀释率，且能与模具达到冶金结合。此外层，在每一层的顶部可以连续进行沉积，涂层的厚度可以无限增加；该种方式中激光束与涂料耦合效率高，熔覆的涂膜光滑度和强度高、不易产生气孔；
其中，涂层材料采用复合材料，涂层材料包括如下重量份的原料：Ni基合金30-50份、晶体硅10-15份、晶体硼6-9份、Cr3C23-5份、TiN2-4份，各物质原料均为粉末状，粒径为25-50um，将各原料粉末按照上述质量份数投入混料机中混合均匀得到涂层材料；
该涂层材料中晶体硅和晶体硼粉末在熔池中能优先与氧原子和熔池中的杂质原子生成硼硅酸盐，硼硅酸盐由于密度较小覆盖在熔池表面，从而降低带走熔池中的杂质和气体成分，获得气孔少，无杂质的熔覆层，显著改善熔覆层的质量；Ni基合金具有较高的强度、优异的耐腐蚀和高温抗氧化性；少量Cr3C2和TiN能够增强涂膜的钢度、硬度和耐磨性；该涂层材料激光涂覆形成的涂膜具有硬度高、耐磨性和耐蚀性良好、膜层附着力强等特点；
(4)涂油防护：待激光熔覆层常温冷却至室温后，在修复表面涂抹薄薄的一层硅油，形成油层防护层；
涂抹硅油不仅能够润滑模具表面，在往模具倒入熔体时起到润滑隔绝的作用，而且对涂覆的涂膜具有保护作用；
(5)检测：去除覆盖在模具表面的牛皮纸，对模具表面进行检测；
其中，检测包括检测模具表面硬度、检测模具变形量、对模具表面进行机械加工；进行渗透探伤、校验。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种汽车模具表面涂膜修复工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)喷砂处理：找出模具表面涂膜的损坏区域，确认所要修复的区域大小，在无需修复的区域用牛皮纸覆盖好，预留出待修复区域；利用喷砂法，采用砂子对待修复区域进行喷砂打磨处理，去除待修复区域的原有涂膜；
(2)补涂前处理：喷砂处理完成后，先用压缩空气吹除附着在模具表面的杂物，再用丙酮清洗处理后的表面，烘干后用乙醇擦拭；
(3)补涂：采用激光熔覆方法对模具进行补涂，将模具置于激光涂覆装置下，将涂层材料动态注入到激光产生的熔池中，在模具熔覆一层70-90um的涂膜；
(4)涂油防护：待激光熔覆层常温冷却至室温后，在修复表面涂抹薄薄的一层硅油，形成油层防护层；
(5)检测：去除覆盖在模具表面的牛皮纸，对模具表面进行检测。
2.根据权利要求1所述的一种汽车模具表面涂膜修复工艺，其特征在于，所述步骤(1)中喷砂处理的控制参数为：压缩空气压力设为0.15-0.35MPa；喷砂距离为0.2-0.5m；喷枪对模具表面的角度为45-70°。
3.根据权利要求1所述的一种汽车模具表面涂膜修复工艺，其特征在于，所述步骤(2)中压缩空气的压力为0.05-0.1MPa。
4.根据权利要求1所述的一种汽车模具表面涂膜修复工艺，其特征在于，所述步骤(3)中激光熔覆参数控制为：激光功率300-500W；扫描速度220-260mm/min；离焦量+15mm；送粉速度12-15rad/min；搭接率45％-50％。
5.根据权利要求1所述的一种汽车模具表面涂膜修复工艺，其特征在于，所述步骤(3)中涂层材料采用复合材料，涂层材料包括如下重量份的原料：Ni基合金30-50份、晶体硅10-15份、晶体硼6-9份、Cr3C23-5份、TiN2-4份，各物质原料均为粉末状，粒径为25-50um，将各原料粉末按照上述质量份数投入混料机中混合均匀得到涂层材料。
6.根据权利要求1所述的一种汽车模具表面涂膜修复工艺，其特征在于，所述步骤(5)中检测包括检测模具表面硬度、检测模具变形量、对模具表面进行机械加工；进行渗透探伤、校验。
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