激光表麵硬化技術在模具中的應用

 利用激光表麵處理技術能使低等級材料實現高性能表麵改性,達到零件製造低成本與工作表麵高性能的最佳組合,具有可觀的經濟效益和社會效益。激光硬化依靠材料基體的熱傳導進行自冷淬火,無須冷卻介質和相關配套裝置,成本低,且對環境無汙染。激光表麵硬化處理後的零件表麵硬度比常規淬火硬度提高 15% ~20%,硬化層深度通常為 0.3~0.5 mm,若采用更大功率的激光器,可達 1 mm。激光硬化的熱影響區小,淬火應力及變形小,後續加工餘量小,甚至有些工件經激光處理後可直接使用。實例:半導體激光設備的模具修複技術

  激光束的能量可連續調整,並且沒有慣性,配合數控係統,可以對形狀複雜的零件和其它常規方法難以處理的零件進行局部硬化處理,也可以在零件的不同部位進行不同的激光硬化處理。正因為激光表麵處理的上述特點,它特別適用於常規硬化處理(如滲碳和碳氮共滲淬火、氮化及高中頻感應加熱淬火等)所難於實現的某些零件及其局部位置的表麵強化處理,因此在模具製造中具有獨特優勢:可實現用低檔模具鋼或鑄鐵替代高檔模具鋼;用國產模具鋼替代進口模具鋼;可對模具實行增強性修複(再製造工程) ,降低模具製造成本。在模具製造中應用激光表麵硬化技術,可以集設計、材料選擇、製模、檢驗、修複等技術於一體,大幅度縮短設計製造周期,降低生產成本,變革模具製造方式,最終整合提升整個模具產業水平。這些優點無論在技術性還是在經濟性及服務性上,都是現有傳統技術所無法比擬的。

  例如,SC6350 微車縱梁前段厚板材拉延模以往一直是采用 Cr12MoV 材料製造,由 12 個鑲塊組合而成,由於鑲塊製造時的淬火變形較大,需要進行二次加工,因鑲塊“接縫”的影響,使該模具的加工費用高、周期長,零件易出現“拉燒”的現象,一直無法解決。對模具表麵進行激光淬火處理,由原 Cr12MoV 等材料的 12 個鑲塊改用球墨鑄鐵 QT600-2 整體鑄造成型,對型麵采用激光強化處理,其硬度達 58~62HRC,淬火後模具無變形,隻需對表麵稍作打磨,即可投入使用。與原製造工藝相比,模具采用激光處理後,材料節約40%~60%,加工工時和刀具費用降低 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”的技術難題,在國際上尚無很好的解決辦法,而采用激光表麵強化工藝處理,就有效解決了這個技術難題,提高了衝壓件的表麵質量和尺寸精度,達到厚板材拉延模的使用要求,使得模具設計上的材料選擇更加廣泛。中國數控刀具行業發展道路日漸成熟

  又如,微車覆蓋衝壓件原使用灰口鑄鐵 HT300,硬度僅有 28~32 HRC。模具使用時隻衝壓幾十件甚至幾件工件就需進行修模,嚴重影響加工進度並增加勞動強度。經激光對模具型麵進行淬火強化處理後,硬度可達58 HRC 以上,大大提高了模具的使用壽命,實驗表明,連續衝壓 5000 個衝次後,無須“油光”仍可繼續衝壓。

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