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激光熔覆在模具领域应用工艺
激光熔覆技术在模具领域应用的基本工艺流程为:模具表面检查及维修方案确认→模具表面油污清理→根据硬度要求选择合理的涂层及加工参数→熔覆加工→模具加工后表面修复并在交货前进行检验。各工序的步骤及注意事项为:
1、模具表面检查及保养计划确认
检查模具是否有裂纹、拉伤、凹坑,加工位置是否为平面或R角。根据不同问题确定修复方案,对需要处理的地方进行适当打磨。
2、模具表面油污的清理
用清洗液清洗,去除水垢、油渍、油脂和油漆等,提高表面熔覆效果。
3、根据硬度要求选择合理的涂层和加工参数
根据维护计划和客户要求选择合适的功率、焦距、光斑和镀膜(例如铸铁使用铁机粉)。
4、包覆加工
涂料通过设备均匀铺展,激光器发射激光束,激光束经内部透镜折射作用于加工表面,使涂料层与基材表面形成完整的冶金结合。
5、处理后模具表面修复
钳工对熔覆表面进行研磨、抛光,确保模具间隙和表面粗糙度符合要求。
6、交货前检验
检查处理后的硬度和表面粗糙度是否满足客户的要求,如果不符合要求,重做。
激光熔覆修复技术,以高能激光为热源,将金属合金材料(粉末、糊状、丝状等)快速凝固,形成致密、均匀、厚度可控的冶金结合层,提供了表面修复的好方法。
激光熔覆在轴修复中的优势如下:
1、优化轴的表面性能:激光熔覆可在轴表面形成与基体熔合、成分和性能完全不同的合金镀层。由于基体熔层极薄,对熔覆层的成分影响很小。我们可以根据具体需要制备具有耐热、耐腐蚀、耐磨、抗氧化、抗疲劳或光、电、磁性能的表面涂层。从而有效地提高了轴表面的性能。
2、冶金结合强度高:在激光熔覆过程中,添加的熔覆材料完全熔化,成为熔覆层的主体合金;同时,一层薄薄的基础合金也被熔化,与目标合金形成冶金结合。不易脱落,解决了电镀、喷涂等传统冷加工工艺中镀层与基体结合强度差的问题。
3、热输入低变形小:激光熔覆快热快冷,对母材影响小,稀释率≤5-8%;解决了传统电焊、氩弧焊等热熔焊不可避免的热变形加工工艺、热疲劳损伤等一系列技术难题。
4、适用多种材料:可制备铁基、镍基、钴基、铜基、复合材料等多种合金镀层。
随着现代科学技术和工业的不断发展,零件的工作环境越来越复杂,对表面性能的要求也越来越高。因此零件报废率大大增加。通常因表面失效而报废的零件包括:转子叶片、辊轴零件、齿轮零件、接头零件等。
仅表面损伤的零件,在零件的综合性能满足使用条件的情况下,可以进行修复。因加工不当或服役损坏而报废的零部件如果能够得到修复,不仅可以节省的经济和时间损失,还可以提高资源的利用率,符合我国的可持续发展战略。
目前,零件修复的方法有激光熔覆、真空钎焊、真空镀膜、钨极惰性气体保护焊(TIG)和等离子熔覆修复。激光熔覆是根据工件工况要求,熔覆具有各种设计成分的金属或非金属,制备出具有耐热、耐腐蚀、耐磨、抗氧化、抗疲劳或光学、电学、磁性。
激光熔覆是一种快速冷却工艺。在熔覆过程中,对被修复工件的热输入小,热影响区小,熔覆层组织精细,易于实现自动化。因此采用激光熔覆的方法修复零部件比其它的方法具有更大的优势。激光熔覆技术解决了传统电焊、氩弧焊等热加工工艺中不可避免的热变形、热疲劳损伤等一系列技术难题,也解决了传统冷加工工艺中涂层与基体的结合强度问题,如由于电镀和喷涂不一致,这为表面修复提供了良好的途径。利用激光还可以修复受损的三维复杂零件,充分体现了激光再制造技术的灵活性和性。