[發明專利]寬帶激光感應復合熔覆修復與表面強化模具的方法

無效

• 申請號: 201010259203.4
• 申請日: 2010-08-23
• 公開（公告）號: CN102373468A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發明（設計）人: 戴曉光;周圣豐;戴曉琴
• 申請（專利權）人: 孝感市科隆實業公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C19/05
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種寬帶激光感應復合熔覆修復與表面強化模具的方法，屬于激光修復模具技術領域。

背景技術

眾所周知，模具是機械、冶金、電子、輕工與國防等工業領域的必備的重要裝備。在我國，由于模具在使用過程中的磨損、機械損傷和鑄造過程中存在缺陷，容易產生不合格品和模具失效，每年造成的經濟損失達數十億人民幣。因此，必須對模具進行修復和表面強化。

目前，模具修復與表面強化的方法通常有：

(1)電鍍：具有工藝成熟、成本較低等優點，但是不足之處是鍍層較薄，與模具的結合力差，外形損壞較大的部位難于修復以及對環境有污染。

(2)堆焊：常用的堆焊方法有釬焊、電弧焊、氣體保護焊、等離子弧焊等，堆焊時，熱量輸入大，導致模具熱影響區大且易變形。

(3)熱噴涂：工藝簡單，但涂層易產生氣孔，以及存在涂層與模具之間結合強度低等缺點。

(4)常規激光熔覆：采用激光熔覆的方法對模具進行修復與表面強化，可以將基材熱影響與熱變形降低到最小程度。但是，常規激光熔覆方法存在效率低、強度低、熔覆層易開裂的問題。

因此，對模具的破損部件進行修復以及對模具進行表面強化，進而提高模具的使用壽命是模具制造及使用過程中亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的是為了解決電鍍、堆焊、熱噴涂及常規激光熔覆修復與表面強化模具的方法存在的問題和不足之處，而提供了一種采用專用Ni基合金粉末對模具進行寬帶激光感應復合熔覆修復與表面強化的方法。

本發明實現的方法與步驟為：

1、將模具的破損部位或模具需要表面強化的部位進行除銹、除油與丙酮清洗；

2、將專用Ni基合金粉末裝入自動送粉器的裝料斗內，調節高頻感應加熱線圈與模具被修復或強化部位之間的距離為2～10mm，通過計算機調節感應加熱功率，將模具的破損部位或模具需要表面強化的部位加熱至200～950℃，同時利用銅管對感應加熱區吹入Ar氣；

3、將具有矩形光斑的激光束與自動送粉器的粉末噴嘴定位于感應加熱區內，實現激光熱源與感應加熱源的復合；利用粉末噴嘴將Ni基合金粉末吹入激光感應復合熔覆熱源形成的熔池內，當激光感應復合熔覆熱源移開后，熔融的合金粉末冷卻凝固，形成涂層。

4、當激光感應復合熔覆完第一道涂層之后，沿激光掃描速度的垂直方向移動數控機床工作臺面，其移動的距離為寬帶矩形激光光斑長度的80～90％。

5、重復步驟(2)～(4)，完成第二、第三道涂層，連續兩道涂層間的搭接率為20％，直到涂層達到要求。

6、對涂層表面進行銑削與磨光，獲得所要求的表面光潔度。

本發明技術解決方案中所述的一種寬帶激光感應復合熔覆修復與表面強化模具的方法，所采用的Ni基專用合金粉末具有流動性，添加了強碳化物形成元素W與V，其化學成分為：0.2～0.5％C、5～10％Cr、2～3％Si、1～3％B、2～4％Fe、0～3％W、0～2％V、Ni余量。

本發明技術解決方案中所述的一種寬帶激光感應復合熔覆修復與表面強化模具的方法，在寬帶激光感應復合熔覆過程中，矩形粉末噴嘴與模具模具待加工部位的表面法向間的夾角為45°，矩形粉末噴嘴與模具待加工部位的垂直距離為8mm，粉末流量為8～15kg/h，激光功率為5kW，感應加熱功率為60kW，激光掃描速度為6～10m/min，涂層的厚度為2～3mm。

本發明的有益效果是：(1)采用寬帶掃描系統，單道激光感應復合熔覆層的寬度達20～30mm，每道熔覆的最大厚度可達3mm，最大激光掃描速度達10m/min，粉末流量達15kg/h，粉末利用率90％，較單純激光熔覆技術的熔覆效率可以提高約5～10倍；(2)激光感應復合熔覆修復與表面強化模具時，可以對需要修復與表面強化的區域精確定位，因此對模具的尺寸、形狀以及需要處理的部位無限制，不需對模具進行整體加熱，可以縮短修復時間30％、節能10～40％；(3)采用激光感應復合熔覆專用Ni基合粉末對模具進行修復與表面強化，可以在激光高速掃描下減小熔覆過程中的溫度梯度，消除涂層中的氣孔與裂紋等冶金缺陷，可以大幅度提高模具的耐磨損、耐腐蝕、抗高溫氧化與抗熱疲勞性能，模具的使用壽命可以提高約3～10倍；(4)采用寬帶激光感應復合熔覆的方法可以對塑料模具、熱作模具與冷作模具等不同模具進行修復與表面強化。

附圖說明

圖1是本發明激光感應復合熔覆修復與表面強化模具的裝置示意圖。