激光熔覆在模具再制造中的應用工藝
/ 2021/6/5 10:40:57
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激光熔覆
激光熔覆興起于20世紀80年代，是一種先進(jìn)的激光表面改性技術(shù)。它通過(guò)預置或同步方式在基材表面添加具有特定功能的熔覆材料，利用高能量密度(104~106W/cm2)的激光束照射熔覆材料，使之與基材表面薄層一起熔凝成為冶金結合的添料熔覆層，顯著(zhù)改善基體材料表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化和抗疲勞等性能。
與堆焊、噴涂、電鍍和氣相沉積相比，激光熔覆具有下列優(yōu)點(diǎn)：
1)熔覆熱影響區小，工件變形小，熔覆成品率高。
2)熔覆層稀釋率低，基材的熔化量小，對熔覆層的沖淡率較低。
3)層晶粒細小，組織結構致密，故其物理和化學(xué)特性比較好(如硬度一般相對比較高，耐磨損、耐腐蝕等性能也比較好)。
4)涂層與基體結合好，熔覆質(zhì)量穩定。
5)適合熔覆材料多、粒度及含量變化大。
6)激光熔覆過(guò)程易實(shí)現自動(dòng)化生產(chǎn)。
激光熔覆的材料
目前，利用激光熔覆技術(shù)可以制備鐵基、鎳基、鈷基、鋁基、鈦基、鎂基等金屬基復合材料。從功能上分類(lèi)：可以制備單一或同時(shí)兼備多種功能的涂層如：耐磨損、耐腐蝕、耐高溫等以及特殊的功能性涂層。從構成涂層的材料體系看，從二元合金體系發(fā)展到多元體系。多元體系的合金成分設計以及多功能性是今后激光熔覆制備新材料的重要發(fā)展方向。
激光熔覆工藝流程
同步送粉式激光熔覆的主要工藝流程為：基材表面預處理——送料激光熔化——后處理，如下：
利用激光熔覆技術(shù)可以在低成本的金屬基體上制成高性能的表面，從而能夠代替大量的高級合金，以節約貴重、稀有的金屬材料，提高基材的性能，降低能源消耗，非常適于局部易受磨損、沖擊、腐蝕及氧化的模具再制造中，具有廣闊的發(fā)展空間和應用前景。
隨著(zhù)國內汽車(chē)市場(chǎng)的快速增長(cháng)，競爭也越加激烈，新車(chē)型的平均壽命由之前的5~6年縮短至2~3年。這對汽車(chē)模具的制造提出了前所未有的挑戰和機遇。整套汽車(chē)模具的開(kāi)發(fā)周期一般在1年左右，費用高昂。但通常新款車(chē)型只是在上一款同系列車(chē)型的基礎上進(jìn)行局部少量更改。因此利用激光熔覆技術(shù)對原有汽車(chē)模具進(jìn)行局部熔覆處理，就可把舊模具再制造為新車(chē)型的模具，從而大大縮短新車(chē)型模具的開(kāi)發(fā)時(shí)間，并節省大量開(kāi)發(fā)成本，產(chǎn)生顯著(zhù)的經(jīng)濟效益。
激光熔覆在模具再制造中的注意事項
激光熔覆是一個(gè)復雜的物理、化學(xué)冶金過(guò)程，熔覆過(guò)程中的參數對熔覆件的質(zhì)量有很大的影響。激光熔覆中的過(guò)程參數主要有激光功率、光斑直徑、離焦量、送粉速度、移動(dòng)速度、熔池溫度等。它他們的對熔覆層的稀釋率、裂紋、表面粗糙度以及熔覆零件的致密性都有著(zhù)很大影響。此外熔覆前的預處理，熔覆時(shí)的溫度控制，也會(huì )影響激光熔覆加工的質(zhì)量。這些都是激光熔覆在模具再制造中需要注意的。
