專利名稱：汽車模具的激光修復工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種激光熔覆方法，尤其是一種模具表面的激光熔覆修復方法。
背景技術：
汽車模具是沖制汽車車身沖壓件的模具的總稱，例如頂蓋翻邊模、橫梁加強板壓形模等，汽車模具在汽車制造工業中發揮著非常重要的作用。近年來，隨著國內汽車制造工業的飛速發展，我國的汽車模具行業發展十分迅速，取得了很大的進步，但是與國外汽車模具制造先進水平相比，仍存在明顯差距。由于汽車模具制造在技術要求及產品質量上的要求越來越高，在技術要求更加嚴格的外資企業的強有力的競爭下，國內的汽車模具制造業所面臨的壓力也與日俱增。目前，模具精度差、壽命短、開發周期長是國產汽車模具的致命傷。國產汽車模具在制作過程存在錯誤加工的情況，在使用過程中會產生不同程度的磨損，模具的報廢率高達30%，造成了巨大的浪費，導致國產汽車模具在市場上競爭力不足。質量就是企業的生命，模具的質量直接關系到企業競爭的砝碼。針對這種情況，目前的大多數企業采用普通堆焊處理來對汽車模具進行修復，但由于模具材料大都是高碳合金鋼或鑄鋼，普通堆焊會給模具帶來變形量大、硬度不足、易開裂等缺點，嚴重影響模具的使用精度，造成所生產的產品質量下降。激光熔覆是指以不同的添料方式在被熔覆基體表面上放置被選擇的涂層材料經激光輻照使之和基體表面一薄層同時熔化，并快速凝固后形成稀釋度極低，與基體成冶金結合的表面涂層，顯著改善基層表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性的工藝方法，從而達到表面改性或修復的目的。與堆焊、噴涂、電鍍和氣相沉積相比，激光熔覆具有稀釋度小、組織致密、涂層與基體結合好、適合熔覆材料多、粒度及含量變化大等特點。如何將激光熔覆技術有效的應用于汽車模具修復，是本領域的技術人員需要解決的問題。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種對模具表面進行激光熔覆，使其表面硬度和磨損部位的尺寸達到使用要求的汽車模具的激光修復工藝。為了解決上述技術問題，本發明提供了一種汽車模具的激光修復工藝，其特征在于，包括以下步驟
A.對模具表面進行處理，對模具進行檢測分析；
B.對模具進行低溫加熱，去除模具基體表面的水汽和油氣；
C.根據模具的檢測分析結果，對模具磨損部位的型腔進行編程，制定工藝參數，依次對模具的邊角處、模具上的平面部位和模具上的臺階部位進行激光熔覆，在激光熔覆過程中對模具進行振動時效處理；
D.進行檢測。為了使得熔覆層具有更高的硬度和耐磨性，并且焊接性能更好，一種優選的技術方案是上述步驟C中所采用的合金粉末的組分及重量百分比含量是C彡0. l%,Cr :10%至13%, B 1. 5% 至 2. 5%, Si 1% 至 2%，Mo :0. 5% 至 I. 2%, Mn 8% 至 12%，W 6% 至 12%，TiO2 5% 至15%，其余為Fe。該激光修復工藝采用的合金粉末嚴格控制了 C的含量，使其不大于0. 1%，有利于提高熔覆層的潤濕性，防止在熔覆過程中產生裂紋和氣孔；同時合金粉末中通過添加適量的B、Si使合金在凝固后形成以奧氏體為主的基體，利用適量的Cr、Mo元素對鐵基合金進行基本的合金強化，另外還添加了適量的Mn、W、TiO2對鐵基合金進行更進一步的合金強化，即使C含量較低，熔覆層的硬度也能達到55HRC以上，充分滿足了模具使用的硬度要求，并具有很高的耐磨性。為了保證熔覆層的性能，更好的消除堆焊應力，一種優選的技術方案是上述步驟C中采用預置送粉的方式，以快速橫流二氧化碳激光器為光源對模具進行連續搭接掃描；激光功率為1500W至1900W，標高為260mm至275mm，光斑尺寸為IOmmX I. 8mm,掃描速度為110mm/min至140mm/min,搭接量為6. 5mm,送粉量為12g/min至18g/min。該激光修復工藝采用寬帶激光束，效率更高；采用預置送粉的方式，嚴格控制送粉量，并對激光功率、掃描速度、搭接量等進行了優化，使得模具變形量小，熔覆層與模具磨損部位的基體的熔合率高、結合緊密，熔覆層的組織均勻性好、厚度和硬度均勻。 為了更好的去除汽車模具基體表面的水汽和油氣，一種優選的技術方案是上述步驟B中的加熱溫度為80°C至150°C。為了使得待修復的汽車模具在激光熔覆的過程中修復成功，并且獲得更好的修復效果，一種優選的技術方案是上述步驟A是將模具上的灰塵、油污、銹蝕清除；記錄模具原先的使用條件、硬度和力學性能參數；檢測模具各部位的尺寸，確定磨損部位及其磨損量；去除磨損部位的直角，去除磨損部位的疲勞層，并進行清洗。為了保證修復后的汽車模具的質量，一種優選的技術方案是上述步驟D是檢測模具表面硬度；檢測模具變形量；對模具表面進行機械加工；進行滲透探傷、校驗。本發明的上述技術方案相比現有技術具有以下優點本發明的汽車模具的激光修復工藝中在模具激光熔覆之前和激光熔覆過程中不需要整體或局部加熱。該工藝只需要在激光熔覆前進行低溫加熱用以去除模具基體表面的水汽和油氣；接著，通過先邊角，后平面，再臺階直角的激光熔覆順序避免熱量集中產生熱應力；在激光熔覆過程中，通過振動時效消除焊接時的應力。該工藝無需預熱和退火不會影響模具的力學性能，不會使得模具產生變形，有利于進一步提高模具的硬度和耐磨性。
具體實施例方式(實施例I)
本實施例的汽車模具的激光修復工藝的具體步驟如下
A.對待修復的模具表面進行處理，對模具進行檢測分析。將上的灰塵、油污、銹蝕等清除；記錄模具原先的使用條件、硬度和力學性能參數；檢測模具各部位的尺寸，確定磨損部位及其磨損量；通過打磨去除磨損部位的直角，去除磨損部位的疲勞層，并進行清洗。B.對模具進行低溫加熱，加熱溫度為100°C，用以去除模具基體表面的水汽和油氣。C.根據模具的檢測分析結果，對模具磨損部位的型腔進行編程(編程可使用西門子公司的數控加工仿真系統)，制定工藝參數，先對模具的邊角處進行激光熔覆，然后對模具上的平面部位進行激光熔覆，再對模具上的臺階部位進行激光熔覆。在激光熔覆過程中，不停地用銅棒均勻敲擊模具合金熔覆層，使得模具振動從而消除焊接應力。采用預置送粉的方式，以快速橫流二氧化碳激光器為光源對模具進行連續搭接掃描。激光功率為1700W，標高(即激光器離作用物之間的距離，標高=焦距+離焦量)為270mm，光斑尺寸為IOmmX I. 8mm,掃描速度為120mm/min,搭接量為6. 5mm,送粉量為15g/min。所采用的合金粉末的組分及重量百分比含量是C :0. 08%, Cr 11%, B :2%，Si :1. 5%，Mo :1%，Mn 10%, W :8%，TiO2 :10%，其余為 Fe。 D.修復結束后，進行檢測。檢測表面硬度；檢測變形量；按照圖紙的要求對模具表面進行機械加工；進行滲透探傷，檢測是否有氣孔、夾渣、裂痕等影響模具機械性能的缺陷；進行校驗，檢驗質量是否合格。經該工藝修復后的汽車模具表面的硬度平均值為57. 2HRC，所有檢測點中硬度值最低處的表面硬度為55. 9HRC。(實施例2)
本實施例的汽車模具的激光修復工藝的其余部分與實施例I相同，不同之處在于 所采用的合金粉末的組分及重量百分比含量是C :0. 08%, Cr 15%, B :1. 5%，Si :1%，Mo
0.5%, Mn :8%，W :6%，TiO2 :8%，其余為 Fe。經該工藝修復后的汽車模具表面的硬度平均值為56. 5HRC，所有檢測點中硬度值最低處的表面硬度為55. 2HRC。(實施例3)
本實施例的汽車模具的激光修復工藝的其余部分與實施例I相同，不同之處在于 所采用的合金粉末的組分及重量百分比含量是c :0. 1%，Cr 13%, B :2. 5%，Si :2%，Mo
1.2%, Mn 12%, W 12%, TiO2 :15%，其余為 Fe。經該工藝修復后的汽車模具表面的硬度平均值為57. 8HRC，所有檢測點中硬度值最低處的表面硬度為56. 3HRC。顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬于本發明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之中。
權利要求
1.一種汽車模具的激光修復工藝，其特征在于，包括以下步驟 A.對模具表面進行處理，對模具進行檢測分析； B.對模具進行低溫加熱，去除模具基體表面的水汽和油氣； C.根據模具的檢測分析結果，對模具磨損部位的型腔進行編程，制定工藝參數，依次對模具的邊角處、模具上的平面部位和模具上的臺階部位進行激光熔覆，在激光熔覆過程中對模具進行振動時效處理； D.進行檢測。
2.按照權利要求I所述的汽車模具的激光修復工藝，其特征在于所述步驟C中所采用的合金粉末的組分及重量百分比含量是C彡0. 1%，Cr 10%至13%，B :1. 5%至2. 5%，Si 1% 至 2%，Mo :0. 5% 至 I. 2%, Mn 8% 至 12%，W 6% 至 12%，TiO2 5% 至 15%，其余為 Fe。
3.按照權利要求2所述的汽車模具的激光修復工藝，其特征在于所述步驟C中采用預置送粉的方式，以快速橫流二氧化碳激光器為光源對模具進行連續搭接掃描；激光功率為1500W至1900W,標高為260mm至275mm,光斑尺寸為10mmX I. 8mm,掃描速度為110mm/min至 140mm/min,搭接量為 6. 5mm,送粉量為 12g/min 至 18g/min。
4.按照權利要求I至3之一所述的汽車模具的激光修復工藝，其特征在于所述步驟B中的加熱溫度為80°C至150°C。
5.按照權利要求I至3之一所述的汽車模具的激光修復工藝，其特征在于所述步驟A是將模具上的灰塵、油污、銹蝕清除；記錄模具原先的使用條件、硬度和力學性能參數；檢測模具各部位的尺寸，確定磨損部位及其磨損量；去除磨損部位的直角，去除磨損部位的疲勞層，并進行清洗。
6.按照權利要求I至3之一所述的汽車模具的激光修復工藝，其特征在于所述步驟D是檢測模具表面硬度；檢測模具變形量；對模具表面進行機械加工；進行滲透探傷、校驗。
全文摘要
本發明涉及一種汽車模具的激光修復工藝，包括以下步驟A.對模具表面進行處理，對模具進行檢測分析；B.對模具進行低溫加熱；C.根據模具的檢測分析結果，對模具磨損部位的型腔進行編程，制定工藝參數，依次對模具的邊角處、模具上的平面部位和模具上的臺階部位進行激光熔覆；所采用的合金粉末的組分及重量百分比含量是C≤0.1%，Cr10%至13%，B1.5%至2.5%，Si1%至2%，Mo0.5%至1.2%，Mn8%至12%，W6%至12%，TiO25%至15%，其余為Fe；D.進行檢測。該汽車模具的激光修復工藝對模具磨損部位進行激光熔覆，使其表面硬度和磨損部位的尺寸達到使用要求。
文檔編號C23C14/10GK102732831SQ20121024896
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月18日 優先權日2012年7月18日
發明者何建方, 鄧琦林 申請人:丹陽宏圖激光科技有限公司