[發明專利]一種提高H13鋼齒輪熱鍛模具使用壽命的方法

在審

• 申請號: 201910341376.1
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN109880977A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 楊曉紅;劉志慧;杜運秋
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: C21D1/09
• 分類號: C21D1/09;C23C24/10;C22C19/07;C23F17/00
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 邵銘康;朱世林

一種提高H13鋼齒輪熱鍛模具使用壽命的方法屬模具制造技術領域，本發明通過熱鍛模具的表面激光改性，在模具表面形成一層強化層，使其硬度提高，增強其耐磨性和熱疲勞性，從而提高齒輪熱鍛模具的使用壽命，再通過對失效的熱鍛模具進行激光熔覆修復，雙重方法使模具的壽命大大提高。

技術領域

本發明屬模具制造技術領域，尤其涉及一種用于提高汽車齒輪熱作模具使用壽命的方法。

背景技術

熱作模具在使用過程中需要承受機械負荷和熱負荷的雙重作用，采用調質處理作為最后熱處理工藝，模具表面硬度只能達到HRC46-50，表面硬度低，因而容易產生磨損、腐蝕、疲勞、變形、開裂、斷裂等失效形式，使用壽命低。熱作模具失效形式和影響壽命的因素復雜多樣，但是多數模具的失效首先是從表面開始的，因而，采取恰當的方式改善表面組織、提高表面性能，可以有效的提高模具的使用壽命。

國內許多研究人員對模具的表面強化進行研究，已有的方法有模具氮化、模具的碳氮共滲、激光處理等。但對于熱鍛齒輪模具的強化方法的報道很少見。此外模具使用壽命的提高不只在于模具的強化，失效模具的修復也是行之有效的方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種提高H13鋼齒輪熱鍛模具使用壽命的方法。

本發明的提高H13齒輪熱鍛模具使用壽命的方法，包括下列步驟：

1.1對經過調質處理的汽車齒輪熱鍛模具，采用連續CO₂激光器進行激光表面改性，激光器額定功率為5KW，波長為10.6um；激光改性使用參數為：激光功率3.7KW，掃描速度500mm/min，離焦量240mm；

1.2模具表面進行激光改性處理后，表面硬度達760HV；模具的硬度由表及里逐漸降低，心部保持調質處理的硬度；

1.3對使用后失效、表面出現堆塌現象的模具，采用5KW連續CO₂激光器進行激光熔覆，實驗參數為激光功率3700W，掃描速度400mm/min、送粉量22g/min；

1.4以40％搭接率進行多道搭接，對步驟1.3的模具進行激光熔覆，以同時連續送粉方式，將激光熔覆粉末涂覆于堆塌表面，進行激光熔覆處理；

1.5以電火花對模具表面進行加工，使模具表面硬度達到650HV以上。

步驟1.4所述的激光熔覆粉末的質量百分數為C：1.4、Si：0.7396、B：0.2396、Co：52.78、Ni：4.25、Cr：33.53、Fe：3.258、Mn 0.739、Mo：0.284、W 2.779。

本發明的有益效果：通過熱鍛模具的表面激光改性，在模具表面形成一層強化層，使其硬度提高，增強耐磨性和熱疲勞性，再通過對失效的熱鍛模具進行激光熔覆修復，使模具的壽命大大提高。

附圖說明

圖1為H13鋼激光淬火后的SEM顯微組織

其中：(a)硬化層頂部(b)硬化層中部(c)硬化層底部

圖2為H13鋼激光淬火后顯微硬度分布

圖3為H13鋼和激光淬火鋼的平均摩擦系數和磨損率

其中：(a)平均摩擦系數；(b)磨損率

圖4為H13鋼和激光淬火H13鋼在不同載荷下的磨損形貌

其中：(a)H13鋼100n；(b)激光淬火100n；(c)H13鋼150n；(d)激光淬火150n；(e)H13鋼200n；(f)激光淬火200n；

圖5為載荷為250N時H13鋼及激光淬火處理后的磨損表面及剖面組織

圖6為正交單道熔覆的宏觀形貌