[發(fā)明專利]一種提高凸模壽命的激光強化和真空電弧復合處理方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910868600.2
• 申請日: 2019-09-16
• 公開（公告）號: CN110607419A
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發(fā)明（設計）人: 白景富;高峰;夏原;劉繼紅;周強;董瑋;王曉秋;薛文濤;陳登鶴;馬振海
• 申請（專利權）人: 中國第一汽車股份有限公司
• 主分類號: C21D1/09
• 分類號: C21D1/09;C23C14/02;C23C14/06;C23C14/32
• 代理公司: 22201 長春吉大專利代理有限責任公司
• 代理人: 朱世林;張晶

本發(fā)明公開了一種提高凸模壽命的激光強化和真空電弧復合處理方法，包括如下步驟：對氮化后的凸模表面進行激光強化處理，產生激光硬化層；對激光強化后的凸模進行真空電弧涂層的制備；本發(fā)明采用了激光相變硬化技術和多弧離子鍍相結合的方式，在基材表面形成一種新的具有特殊力學性能的復合薄膜材料,以彌補基體所缺少的高性能；本發(fā)明可以在不破壞基體表面光潔度的同時，得到足夠的激光相變硬化層深度；激光硬化層具有高度細化的組織，該特征將會對鍍膜過程和膜組織及其性能發(fā)揮積極影響；同時又能保證復雜模具的精度要求,對提高凸模的使用壽命具有獨特優(yōu)勢。

技術領域

本發(fā)明涉及變速箱齒輪凸模滲氮處理后表面復合涂層技術領域，涉及將金屬表面激光強化與真空電弧復合涂層相結合的一種制備工藝，具體涉及一種提高凸模壽命的激光強化和真空電弧復合處理方法。

背景技術

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，越來越多的產品需要模具加工，模具工業(yè)已經(jīng)成為工業(yè)發(fā)展的基礎。模具80％以上的失效是因為表面損傷，由于模具表面受力最復雜，零件結構及工作條件等因素引起的應力大多集中在表面，導致模具表面早期破壞。特別是鍛造模具工作環(huán)境惡劣，模鍛過程中,鍛模承受熱負荷和機械載荷,而且在兩者的共同作用下,鍛模容易形成各種損傷,其中包括磨損、機械裂紋、熱裂紋和塑性變形等,這些損傷嚴重影響鍛模的壽命。因此,熱負荷和機械載荷被視為影響鍛模壽命的最根本原因。

目前國內鍛造模具一般經(jīng)過TD表面處理或表面滲氮強化處理。但TD表面處理技術，不僅因吸取模具基材的C原子，而使模具基材變軟并最終變形失效，其后續(xù)鹽浴廢液的處理問題，也造成環(huán)境的極大污染。

而經(jīng)過滲氮處理后的模具基體表面硬度950HV(約67HRC),但仍很難滿足熱鍛模具的工作需求，而且上述問題很難通過材料本身或模具的整體熱處理來實現(xiàn)。而采用表面真空電弧鍍膜技術能大幅度地改善和提高模具的表面性能，如硬度、耐磨性、抗摩擦性、抗氧化性等。真空電弧鍍膜技術已經(jīng)成為絕大多數(shù)模具提高壽命和效率的有效手段。

但在熱鍛模具表面薄膜的使用過程中會出現(xiàn)脫落、開裂的現(xiàn)象。原因是薄膜硬度在3200HV，氮化后機體的硬度在950HV，即使薄膜再硬，表面潤滑性再好，也是機體表面一層厚度很薄的薄膜，如果模具表面的支撐力不夠，在受到較大的力后，薄膜也就開始開裂剝落起不到耐磨、潤滑作用。

發(fā)明內容

為克服鍛造模具表面支撐力不足的情況，將激光硬化技術應用于氮化后模具表面和多弧離子鍍膜技術相結合，激光硬化后，模具基體表面相對滲氮處理后，硬度提高HV100-300，最高硬度超過HV1200,同時滲氮層激光硬化處理后獲得高密度錯位型組織結構，使?jié)B氮層具有更高的強韌性。可見激光硬化技術可以提高表面硬度、耐磨性、熱穩(wěn)定性、抗疲勞性、韌性等力學性能,而多弧離子鍍技術可提高模具表面的抗高溫氧化性，減緩并減少熱疲勞裂紋的產生。兩項技術相輔相成彌補材料不足，顯著提高模具的工作壽命。

本發(fā)明是采用如下技術方案實現(xiàn)的，結合附圖說明如下：

一種提高凸模壽命的激光強化和真空電弧復合處理方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟一：對氮化后的凸模表面進行激光強化處理，產生激光硬化層；

步驟二：對激光強化后的凸模進行真空電弧涂層的制備。

技術方案步驟一中所述對氮化后的凸模表面進行激光強化處理，包括以下具體步驟：

1.1先對凸模進行拋光、噴砂處理。

1.2采用最大輸出功率為1000W的光纖耦合半導體激光器對凸模表面進行激光淬火硬化處理，波長控制在940nm，掃描速度控制在800mm/min。

技術方案步驟二中所述對激光強化后的凸模進行真空電弧涂層的制備，包括以下具體步驟：