精密模具送絲法激光熔覆修復(fù)技術(shù)的研究.pdf

1、隨著全球制造業(yè)重心進(jìn)一步向我國(guó)轉(zhuǎn)移，精密模具的需求量每年呈現(xiàn)25％以上的增長(zhǎng)速度，成為拉動(dòng)國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。目前在我國(guó)的許多企業(yè)中，模具的使用壽命還比較短，僅相當(dāng)于國(guó)外的1/5-1/3。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于模具壽命短而造成的鋼材、工時(shí)和能源浪費(fèi)，以及對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響所帶來(lái)的損失每年達(dá)數(shù)十億元人民幣，因此研究應(yīng)用于精密模具生產(chǎn)與使用配套的修復(fù)技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景。
　　 目前，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的激光熔覆修復(fù)工藝不能滿(mǎn)足精密模具修復(fù)的要求

2、，從而制約了精密模具修復(fù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。為了延長(zhǎng)精密模具的使用壽命，使修復(fù)后的表面性能達(dá)到或者超過(guò)原有的表面性能，利用送絲法激光熔覆技術(shù)對(duì)失效模具進(jìn)行快速修復(fù)，從而減少模具的報(bào)廢率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，降低企業(yè)的成本，同時(shí)為激光熔覆技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用提供理論和實(shí)踐的參考。
　　 本文采用送絲法激光熔覆技術(shù)將SKD61激光模具修補(bǔ)焊絲對(duì)4Cr5MoSiV1模具鋼基體進(jìn)行修復(fù)以延長(zhǎng)其使用壽命。對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了分析和討論，主要研究方法和結(jié)果如

3、下：
　　 （1）采用送絲法激光熔覆技術(shù)，利用SKD61激光模具修補(bǔ)焊絲熔覆基體材料為4Cr5MoSiV1模具鋼時(shí)，通過(guò)不斷的工藝實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析表明，優(yōu)化的工藝參數(shù)是：采用激光噴嘴送0.1Mpa的氬氣作為輔助氣體，送絲方向在水平方向上的分方向與工作臺(tái)的移動(dòng)方向相同且與基體成15°～35°，電流I=155A，脈沖寬度Pw=2.5ms，熔覆速度V=2mm/s，脈沖頻率f=25Hz，離焦量d=-10mm。采用優(yōu)化工藝參數(shù)能得到

4、與基體充分冶金結(jié)合，表面平整光滑致密，無(wú)氣孔和裂紋，稀釋低的熔覆層。進(jìn)一步論證了將激光加工工藝參數(shù)簡(jiǎn)化為單脈沖能量和重疊率的理論指導(dǎo)意義，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)單脈沖能量為4.42J，重疊率為92.27％，熔覆質(zhì)量最好。
　　 （2）修復(fù)后的模具鋼橫截面顯微組織有熔覆層、結(jié)合區(qū)、基體三部分組成，熔覆層顯微組織致密、均勻。熔覆層底部的熔覆材料成長(zhǎng)為長(zhǎng)的柱狀樹(shù)枝狀晶，成長(zhǎng)方向與散熱方向一致，與基體相比，其顯微組織的晶粒更為精細(xì)；熔覆層中部

5、的熔覆材料部分成長(zhǎng)為樹(shù)枝狀晶，與熔覆層中部相比，熔覆層底部的晶粒更為精細(xì)；熔覆層頂部的顯微組織由樹(shù)枝狀晶和胞狀晶組成。熔覆層截面的能譜點(diǎn)掃描、線(xiàn)掃描和面掃描結(jié)果表明：熔覆層Cr元素的含量大于其在基體中的含量。通過(guò)試樣檢測(cè)發(fā)現(xiàn)激光熔覆的缺陷主要存在形式是裂紋和氣孔，分析了產(chǎn)生機(jī)理和預(yù)防措施。熔覆層的硬度介于551.0～574.1HV0.2之間，基體的硬度介于493.2～508.5 HV0.2之間，熔覆層的硬度略高于基體，熔覆層和基體之間有