激光表面硬化技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用
利用激光表面處理技術(shù)能使低等級(jí)材料實(shí)現(xiàn)高性能表面改性,,達(dá)到零件制造低成本與工作表面高性能的最佳組合,,具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。激光硬化依靠材料基體的熱傳導(dǎo)進(jìn)行自冷淬火,,無(wú)須冷卻介質(zhì)和相關(guān)配套裝置,成本低,,且對(duì)環(huán)境無(wú)污染,。激光表面硬化處理后的零件表面硬度比常規(guī)淬火硬度提高15%~20%,硬化層深度通常為0.3~0.5mm,,若采用更大功率的激光器,,可達(dá)1mm。激光硬化的熱影響區(qū)小,,淬火應(yīng)力及變形小,,后續(xù)加工余量小,甚至有些工件經(jīng)激光處理后可直接使用,。
激光束的能量可連續(xù)調(diào)整,,并且沒(méi)有慣性,,配合數(shù)控系統(tǒng),可以對(duì)形狀復(fù)雜的零件和其它常規(guī)方法難以處理的零件進(jìn)行局部硬化處理,,也可以在零件的不同部位進(jìn)行不同的激光硬化處理,。正因?yàn)榧す獗砻嫣幚淼纳鲜鎏攸c(diǎn),它特別適用于常規(guī)硬化處理(如滲碳和碳氮共滲淬火,、氮化及高中頻感應(yīng)加熱淬火等)所難于實(shí)現(xiàn)的某些零件及其局部位置的表面強(qiáng)化處理,,因此在模具制造中具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì):可實(shí)現(xiàn)用低檔模具鋼或鑄鐵替代高檔模具鋼;用國(guó)產(chǎn)模具鋼替代進(jìn)口模具鋼;可對(duì)模具實(shí)行增強(qiáng)性修復(fù)(再制造工程),降低模具制造成本,。在模具制造中應(yīng)用激光表面硬化技術(shù),,可以集設(shè)計(jì)、材料選擇,、制模,、檢驗(yàn)、修復(fù)等技術(shù)于一體,,大幅度縮短設(shè)計(jì)制造周期,,降低生產(chǎn)成本,變革模具制造方式,,最終整合提升整個(gè)模具產(chǎn)業(yè)水平,。這些優(yōu)點(diǎn)無(wú)論在技術(shù)性還是在經(jīng)濟(jì)性及服務(wù)性上,都是現(xiàn)有傳統(tǒng)技術(shù)所無(wú)法比擬的,。
例如,,SC6350微車縱梁前段厚板材拉延模以往一直是采用Cr12MoV材料制造,由12個(gè)鑲塊組合而成,,由于鑲塊制造時(shí)的淬火變形較大,,需要進(jìn)行二次加工,因鑲塊“接縫”的影響,,使該模具的加工費(fèi)用高,、周期長(zhǎng),零件易出現(xiàn)“拉燒”的現(xiàn)象,,一直無(wú)法解決,。對(duì)模具表面進(jìn)行激光淬火處理,由原Cr12MoV等材料的12個(gè)鑲塊改用球墨鑄鐵QT600-2整體鑄造成型,,對(duì)型面采用激光強(qiáng)化處理,,其硬度達(dá)58~62HRC,淬火后模具無(wú)變形,,只需對(duì)表面稍作打磨,,即可投入使用。與原制造工藝相比,模具采用激光處理后,,材料節(jié)約40%~60%,,加工工時(shí)和刀具費(fèi)用降低30%,使用壽命大幅提高,。特別值得注意的是,,厚板材拉延模使零件“拉燒”的技術(shù)難題,在國(guó)際上尚無(wú)很好的解決辦法,,而采用激光表面強(qiáng)化工藝處理,,就有效解決了這個(gè)技術(shù)難題,提高了沖壓件的表面質(zhì)量和尺寸精度,,達(dá)到厚板材拉延模的使用要求,,使得模具設(shè)計(jì)上的材料選擇更加廣泛。
又如,,微車覆蓋沖壓件原使用灰口鑄鐵HT300,,硬度僅有28~32HRC。模具使用時(shí)只沖壓幾十件甚至幾件工件就需進(jìn)行修模,,嚴(yán)重影響加工進(jìn)度并增加勞動(dòng)強(qiáng)度,。經(jīng)激光對(duì)模具型面進(jìn)行淬火強(qiáng)化處理后,硬度可達(dá)58HRC以上,,大大提高了模具的使用壽命,,實(shí)驗(yàn)表明,連續(xù)沖壓5000個(gè)沖次后,,無(wú)須“油光”仍可繼續(xù)沖壓,。