[發明專利]采用激光同軸同步送粉法熔覆模具修復工藝

有效

• 申請號: 201910064211.4
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN109536955B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 孫中剛;張華健;李峰;常輝;張文書
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 南京德銘知識產權代理事務所(普通合伙) 32362
• 代理人: 肖念

1.采用激光同軸同步送粉法熔覆模具修復工藝，其特征在于，包括如下步驟：

(a)對已失效的模具損壞情況進行評估，確定失效模具待修復區域；

(b)對待修復區域表面進行處理，采用機械加工的方式去除表面存在的氧化皮及疲勞層；

(c)對待修復區域進行第一次探傷，采用磁粉探傷和超聲波無損探傷儀對待修復區域表面分別進行表面和內部探傷，若探傷結果顯示無裂紋缺陷則進入下一步驟(d)否則重新執行步驟(a)；

(d)對待修復區域進行實體掃描或對待修復區域通過測量軟件繪制建立三維模型；

(e)根據待修復區域三維模型進行激光熔覆過程的掃描路徑規劃，并進行實際熔覆掃描路徑模擬；

(f)對修復區域進行清潔，確保型腔表面清潔干燥；對熔覆修復所用鐵基自熔性合金粉末進行干燥處理；待修模具工位固定后進行預熱溫度為400±20℃，達到400℃以上即可進行修復工作即執行下一步驟(g)；

(g)執行步驟(e)中已規劃的熔覆修復掃描路徑程序，以鐵基自熔性合金粉末作為熔覆粉末，采用激光同軸同步送粉法對待修復區的型腔表面進行熔覆，其中激光加工參數為：激光功率為2100～2500W，激光光斑大小為3～5mm，送粉量為15～25g/min，激光掃描速度為10～12mm/s，粉末輸送方式為氣載式輸送，載氣量為6.0～9.0L/min，熔池保護氣的氣流量為10L/min，粉末匯聚點與光斑重合距加工頭高度為30mm，多道搭接率為30～40％；

其中，執行程序通過機器人和變位機的聯動操作，使激光熔覆加工頭始終保持垂直于模具型腔面，加工頭相對于基準面最小偏轉角度不小于45°，當裂紋缺陷深度d滿足1.2<d≤3.2mm時，采用激光同軸同步送粉法對待修復區的型腔表面進行雙層熔覆，雙層熔覆的厚度為4mm，熔覆第一層結束后對修復過的模具加熱至400℃后熔覆第二層，雙層熔覆結束后將模具加熱至400℃保溫緩冷至室溫；并且，雙層熔覆時，第二次使用的合金粉末組分及重量百分比含量為C:1.98％，Cr:47.4％，Ni:7.79％，Mn:0.91％，Si:1.15％，B:2.1％，Mo:1.5％，W:1.84％，V:0.60％，其余為Fe；第一層使用的合金粉末組分及重量百分比含量為C:1.80％，Cr:46.1％，Ni:10.36％，Mn:0.90％，Si:1.13％，B:1.8％，Mo:1.3％，W:1.54％，V:0.30％，其余為Fe；

(h)修熔覆復結束后，將修復后模具放入保溫箱內，讓其緩冷至室溫；

(i)對修復后模具表面進行機加處理達到圖紙要求的尺寸及粗糙度；

(j)對機加處理后的模具型腔進行第二次探傷，采用磁粉探傷和超聲波無損探傷儀對機加處理后的待修復區域分別進行表面和內部探傷，若探傷結果顯示無裂紋缺陷則為合格品，否則重新返回執行步驟(a)。

2.如權利要求1所述的工藝，其特征在于，在步驟(g)中，執行程序通過機器人和變位機的聯動操作，使激光熔覆加工頭始終保持垂直于模具型腔面，加工頭相對于基準面最小偏轉角度不小于45°，當裂紋缺陷深度d滿足0<d≤1.2mm時，采用激光同軸同步送粉法對待修復區的型腔表面進行單層熔覆，單層熔覆的厚度為2mm，熔覆結束將模具加熱至400℃保溫緩冷至室溫。

3.如權利要求1所述的工藝，其特征在于，在步驟(g)中，執行程序通過機器人和變位機的聯動操作，使激光熔覆加工頭始終保持垂直于模具型腔面，加工頭相對于基準面最小偏轉角度不小于45°，當裂紋缺陷深度d滿足3.2<d≤5.2mm時，采用激光同軸同步送粉法對待修復區的型腔表面進行三層熔覆，三層熔覆的厚度為6mm，熔覆第一層結束后對修復過的模具加熱至400℃后熔覆第二層，雙層熔覆結束后將模具加熱至400℃熔覆第三層，三層熔覆結束后將模具加熱至400℃保溫緩冷至室溫。