[发明专利]一种用于冲压模具关键部位的激光熔覆方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于冲压模具关键部位的激光熔覆方法，属于激光熔覆增加金属表面性能的领域。

背景技术

激光具有高亮度、高方向性、高单色性、高相干性的特点，现在正被越来越多的领域所使用，激光熔覆就是表面处理技术中的一种。概括的说，激光熔覆的原理就是利用高能激光束照射金属材料表面，基材表面被迅速融化，液态的金属形成一个小规模的熔池，同时填注新的粉末材料，在这个熔池中，原本的金属材料与被添加的粉末相互混合，形成一层新的液态金属层。待激光光束经过以后，液态金属层迅速冷却由此在金属表面形成一层固态的熔覆层。激光熔覆可及大的改变该关键部位的金属性能，如硬度、耐磨性、耐热性、抗腐蚀性等。

传统的冲压模具，一般硬度低，抗冲击能力差，往往不能满足加工需求，模具工业界一个流行的解决方案是，使用硬质合金材料代替合金钢材料来制造模具，由于硬质合金的硬度、韧性等机械性能远超普通合金钢材料，所以关键部位坚固不易开裂，模具寿命能提高10倍到40倍.然而，使用硬质合金制造的模具，成本也将提高10-20倍，售价更将提高20倍以上，因此，由于成本原因，市场上使用硬质合金制造模具并不能取代传统的合金钢模具。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于冲压模具关键部位的激光熔覆方法，通过使粉末与基体材料的均匀混合，使冲压模具关键部位具有较高的抗冲击性、强度、韧性、耐磨性，大大增加了冲压模具的使用寿命。

为了解决上述问题，本发明提供的技术方案是：一种用于冲压模具关键部位的激光熔覆方法，包括：

a．对冲压模具关键部位进行预处理；

b．预制合金粉末；

c．通过对冲压模具受力的研究，判断其受力部位，发现其受力部位大多在转角等关键部位，受到模具向下巨大的冲击力，采用同轴送粉的方式使用激光器对其关键部位表面进行激光熔覆，激光行走方式采用往复直线运行方式并在熔覆过程中对激光熔覆区域进行惰性气体保护；

d．  后续处理，对熔覆后的冲压模具关键部位表面进行后期机加工。

上述的步骤b方法中所用到的粉末为钴基合金粉末，其成分按重量百分比为12-14%碳化硅，0.3-0.5%碳，4-6%氟化钙，4-6%氮化硅，1-3%硼，22-27%铬，0.3-0.7%钒，5-7%铁，12-18%钼，1.0-1.4%锰，余量为钴基。以上材料均为100-200目的金属合金粉末。

上述的激光器为光纤激光器，激光波长为1.06μm，输出功率3000W，运行速度为5-10mm/s，扫描宽度为2-5mm，搭接率30-60%，激光与冲压模具关键部位的交角为83°-87°。

上所述的激光器为二氧化碳激光器，激光波长为10.6μm，输出功率4000W，运行速度为5-10mm/s，扫描宽度为2-5mm，搭接率30-60%，激光与冲压模具关键部位的交角为83°-87°。

上述的熔覆层厚度为0.5-4mm。

上述的步骤c中的惰性气体为氮气、氩气或者氦气。

上述的步骤d中后续处理包括对工件尺寸或者表面精度未符合设计要求的部位进行后期机加工。

上述的步骤a中的预处理包括除去冲压模具关键部位锈迹、油污及杂质等。

采用上述技术方案后，本发明的有益效果是：

1）使得冲压模具关键部位具有较高的抗冲击性、强度、韧性、耐磨性，，大大增加了其使用寿命，是之前的20-40倍。

2）通过金相分析，熔覆层具有良好的内部组织结构，无气泡、缩孔、裂纹等缺陷。

3）通过本发明，大大降低了生产成本，提高工作效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1指的是冲压模具关键部位；

图中标号为a关键部位。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做进一步说明

实施例1

一种用于冲压模具关键部位的激光熔覆方法，包括：

a.     对冲压模具关键部位进行预处理，包括除去关键部位的锈迹、油污及杂质。其中，除去锈迹的方式可以采用化学方式进行消除。

b．预制金属合金粉末，粉末为钴基合金粉末，其成分按重量百分比为：12碳化硅，0.3%碳，4%氟化钙，4%氮化硅，1%硼，22%铬，0.3%钒，5%铁，12%钼，1.0%锰，余量为钴基。以上材料均为100-200目的金属合金粉末