[发明专利]一种提高H13钢齿轮热锻模具使用寿命的方法

说明书

一种提高H13钢齿轮热锻模具使用寿命的方法属模具制造技术领域，本发明通过热锻模具的表面激光改性，在模具表面形成一层强化层，使其硬度提高，增强其耐磨性和热疲劳性，从而提高齿轮热锻模具的使用寿命，再通过对失效的热锻模具进行激光熔覆修复，双重方法使模具的寿命大大提高。

技术领域

本发明属模具制造技术领域，尤其涉及一种用于提高汽车齿轮热作模具使用寿命的方法。

背景技术

热作模具在使用过程中需要承受机械负荷和热负荷的双重作用，采用调质处理作为最后热处理工艺，模具表面硬度只能达到HRC46-50，表面硬度低，因而容易产生磨损、腐蚀、疲劳、变形、开裂、断裂等失效形式，使用寿命低。热作模具失效形式和影响寿命的因素复杂多样，但是多数模具的失效首先是从表面开始的，因而，采取恰当的方式改善表面组织、提高表面性能，可以有效的提高模具的使用寿命。

国内许多研究人员对模具的表面强化进行研究，已有的方法有模具氮化、模具的碳氮共渗、激光处理等。但对于热锻齿轮模具的强化方法的报道很少见。此外模具使用寿命的提高不只在于模具的强化，失效模具的修复也是行之有效的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高H13钢齿轮热锻模具使用寿命的方法。

本发明的提高H13齿轮热锻模具使用寿命的方法，包括下列步骤：

1.1对经过调质处理的汽车齿轮热锻模具，采用连续CO₂激光器进行激光表面改性，激光器额定功率为5KW，波长为10.6um；激光改性使用参数为：激光功率3.7KW，扫描速度500mm/min，离焦量240mm；

1.2模具表面进行激光改性处理后，表面硬度达760HV；模具的硬度由表及里逐渐降低，心部保持调质处理的硬度；

1.3对使用后失效、表面出现堆塌现象的模具，采用5KW连续CO₂激光器进行激光熔覆，实验参数为激光功率3700W，扫描速度400mm/min、送粉量22g/min；

1.4以40％搭接率进行多道搭接，对步骤1.3的模具进行激光熔覆，以同时连续送粉方式，将激光熔覆粉末涂覆于堆塌表面，进行激光熔覆处理；

1.5以电火花对模具表面进行加工，使模具表面硬度达到650HV以上。

步骤1.4所述的激光熔覆粉末的质量百分数为C：1.4、Si：0.7396、B：0.2396、Co：52.78、Ni：4.25、Cr：33.53、Fe：3.258、Mn 0.739、Mo：0.284、W 2.779。

本发明的有益效果：通过热锻模具的表面激光改性，在模具表面形成一层强化层，使其硬度提高，增强耐磨性和热疲劳性，再通过对失效的热锻模具进行激光熔覆修复，使模具的寿命大大提高。

附图说明

图1为H13钢激光淬火后的SEM显微组织

其中：(a)硬化层顶部(b)硬化层中部(c)硬化层底部

图2为H13钢激光淬火后显微硬度分布

图3为H13钢和激光淬火钢的平均摩擦系数和磨损率

其中：(a)平均摩擦系数；(b)磨损率

图4为H13钢和激光淬火H13钢在不同载荷下的磨损形貌

其中：(a)H13钢100n；(b)激光淬火100n；(c)H13钢150n；(d)激光淬火150n；(e)H13钢200n；(f)激光淬火200n；

图5为载荷为250N时H13钢及激光淬火处理后的磨损表面及剖面组织

图6为正交单道熔覆的宏观形貌