激光熔覆在模具再制造中的應(yīng)用工藝
/ 2021/6/5 10:40:57
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激光熔覆
激光熔覆興起于20世紀(jì)80年代，是一種先進(jìn)的激光表面改性技術(shù)。它通過(guò)預(yù)置或同步方式在基材表面添加具有特定功能的熔覆材料，利用高能量密度(104~106W/cm2)的激光束照射熔覆材料，使之與基材表面薄層一起熔凝成為冶金結(jié)合的添料熔覆層，顯著改善基體材料表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化和抗疲勞等性能。
與堆焊、噴涂、電鍍和氣相沉積相比，激光熔覆具有下列優(yōu)點(diǎn)：
1)熔覆熱影響區(qū)小，工件變形小，熔覆成品率高。
2)熔覆層稀釋率低，基材的熔化量小，對(duì)熔覆層的沖淡率較低。
3)層晶粒細(xì)小，組織結(jié)構(gòu)致密，故其物理和化學(xué)特性比較好(如硬度一般相對(duì)比較高，耐磨損、耐腐蝕等性能也比較好)。
4)涂層與基體結(jié)合好，熔覆質(zhì)量穩(wěn)定。
5)適合熔覆材料多、粒度及含量變化大。
6)激光熔覆過(guò)程易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。
激光熔覆的材料
目前，利用激光熔覆技術(shù)可以制備鐵基、鎳基、鈷基、鋁基、鈦基、鎂基等金屬基復(fù)合材料。從功能上分類：可以制備單一或同時(shí)兼?zhèn)涠喾N功能的涂層如：耐磨損、耐腐蝕、耐高溫等以及特殊的功能性涂層。從構(gòu)成涂層的材料體系看，從二元合金體系發(fā)展到多元體系。多元體系的合金成分設(shè)計(jì)以及多功能性是今后激光熔覆制備新材料的重要發(fā)展方向。
激光熔覆工藝流程
同步送粉式激光熔覆的主要工藝流程為：基材表面預(yù)處理——送料激光熔化——后處理，如下：
利用激光熔覆技術(shù)可以在低成本的金屬基體上制成高性能的表面，從而能夠代替大量的高級(jí)合金，以節(jié)約貴重、稀有的金屬材料，提高基材的性能，降低能源消耗，非常適于局部易受磨損、沖擊、腐蝕及氧化的模具再制造中，具有廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。
隨著國(guó)內(nèi)汽車市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)，競(jìng)爭(zhēng)也越加激烈，新車型的平均壽命由之前的5~6年縮短至2~3年。這對(duì)汽車模具的制造提出了前所未有的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。整套汽車模具的開(kāi)發(fā)周期一般在1年左右，費(fèi)用高昂。但通常新款車型只是在上一款同系列車型的基礎(chǔ)上進(jìn)行局部少量更改。因此利用激光熔覆技術(shù)對(duì)原有汽車模具進(jìn)行局部熔覆處理，就可把舊模具再制造為新車型的模具，從而大大縮短新車型模具的開(kāi)發(fā)時(shí)間，并節(jié)省大量開(kāi)發(fā)成本，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
激光熔覆在模具再制造中的注意事項(xiàng)
激光熔覆是一個(gè)復(fù)雜的物理、化學(xué)冶金過(guò)程，熔覆過(guò)程中的參數(shù)對(duì)熔覆件的質(zhì)量有很大的影響。激光熔覆中的過(guò)程參數(shù)主要有激光功率、光斑直徑、離焦量、送粉速度、移動(dòng)速度、熔池溫度等。它他們的對(duì)熔覆層的稀釋率、裂紋、表面粗糙度以及熔覆零件的致密性都有著很大影響。此外熔覆前的預(yù)處理，熔覆時(shí)的溫度控制，也會(huì)影響激光熔覆加工的質(zhì)量。這些都是激光熔覆在模具再制造中需要注意的。
