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激光熔覆技術在模具再制造中的應用

2022-02-22 10:46:15

激光熔覆技術是一項新興的表面改型技術。具有較低稀釋率、熱影響區小、與基面形成冶金結合、熔覆件扭曲變形比較小、過程易于實現自動化等優點。激光熔覆技術應用到模具表面處理上,可以提高零件表面的硬度、性、耐腐蝕、耐疲勞等機械性能,提高材料的使用壽命。同時,還可以用于修復模具,大量節約成本。


激光熔覆


激光熔覆興起于20世紀80年代,是一種先進的激光表面改性技術。它通過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,顯著改善基體材料表面的、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點:


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,故其物理和化學特性比較好(如硬度一般相對比較高,損、耐腐蝕等性能也比較好)。


4)涂層與基體結合好,熔覆質量穩定。


5)適合熔覆材料多、粒度及含量變化大。


6)激光熔覆過程易實現自動化生產。


激光熔覆的材料


目前,利用激光熔覆技術可以制備鐵基、鎳基、鈷基、鋁基、鈦基、鎂基等金屬基復合材料。從功能上分類:可以制備單一或同時兼備多種功能的涂層如:損、耐腐蝕、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展方向。


激光熔覆在模具再制造中的應用


利用激光熔覆技術可以在低成本的金屬基體上制成的表面,從而能夠代替大量的高級合金,以節約貴重、的金屬材料,提高基材的性能,降源消耗,非常適于局部易受磨損、沖擊、腐蝕及氧化的模具再制造中,具有廣闊的發展空間和應用前景。


隨著國內汽車市場的快速增長, 競爭也越加激烈,新車型的平均壽命由之前的5~6年縮短至2~3年。這對汽車模具的制造提出了的挑戰和機遇。整套汽車模具的開發周期一般在1年左右,費用高昂。但通常新款車型只是在上一款同系列車型的基礎上進行局部少量更改。因此利用激光熔覆技術對原有汽車模具進行局部熔覆處理,就可把舊模具再制造為新車型的模具,從而大大縮短新車型模具的開發時間,并節省大量開發成本, 產生顯著的經濟效益。


激光熔覆在模具再制造中的注意事項


激光熔覆是一個復雜的物理、化學冶金過程,熔覆過程中的參數對熔覆件的質量有很大的影響。激光熔覆中的過程參數主要有激光功率、光斑直徑、離焦量、送粉速度、移動速度、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很大影響。此外熔覆前的預處理,熔覆時的溫度控制,也會影響激光熔覆的質量。這些都是激光熔覆在模具再制造中需要注意的。


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