激光熔覆在模具领域应用工艺
激光熔覆技术在模具领域应用的基本工艺流程为:模具表面检查及维修方案确认→模具表面油污清理→根据硬度要求选择合理的涂层及加工参数→熔覆加工→模具加工后表面修复并在交货前进行检验。各工序的步骤及注意事项为:
1、模具表面检查及保养计划确认
检查模具是否有裂纹、拉伤、凹坑,加工位置是否为平面或R角。根据不同问题确定修复方案,对需要处理的地方进行适当打磨。
2、模具表面油污的清理
用清洗液清洗,去除水垢、油渍、油脂和油漆等,提高表面熔覆效果。
3、根据硬度要求选择合理的涂层和加工参数
根据维护计划和客户要求选择合适的功率、焦距、光斑和镀膜(例如铸铁使用铁机粉)。
4、包覆加工
涂料通过设备均匀铺展,激光器发射激光束,激光束经内部透镜折射作用于加工表面,使涂料层与基材表面形成完整的冶金结合。
5、处理后模具表面修复
钳工对熔覆表面进行研磨、抛光,确保模具间隙和表面粗糙度符合要求。
6、交货前检验
检查处理后的硬度和表面粗糙度是否满足客户的要求,如果不符合要求,重做。
激光熔覆是一种对基材的表面改性技术。通过预先设定熔覆路径,利用激光辐照,使熔覆材料与基体表层快速熔化成激光所经过的熔池,然后快速凝固成冶金结合、低稀释的熔覆层,因此即对机械零件进行原位修复,或熔覆工艺,以提高原基材表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化等性能。
与传统加工技术相比,激光熔覆技术具有以下特点:
1、熔覆层与基体能形成冶金结合;
2、基体受到的热影响小,不易变形;
3、熔覆层的稀释率低,节约昂贵的熔覆材料;
4、熔覆层的厚度大小可以控制;
5、可以修复零部件的特定部位及其他方法难以处理的部位。
在对农机零部件进行熔覆和修复之前,需要对农机零部件的表面进行预处理。由于农机工作环境恶劣,农机零部件表面常常覆盖有土壤、油污、水、化肥、农药、铁锈、氧化层等,因此与其他领域相比,零部件的修复工作更多复杂的。对于农业机械的零部件,一般的操作是用水冲洗掉接触土壤的部件表面的污垢。如果破损表面污垢比较牢固,可以采用激光清洗的方法清理。之后,用砂纸打磨待熔覆表面,并用丙酮清洗,避免激光熔覆时表面污渍进入熔覆层,造成缺陷,影响熔覆层的质量和性能。
随着现代科学技术和工业的不断发展,零件的工作环境越来越复杂,对表面性能的要求也越来越高。因此零件报废率大大增加。通常因表面失效而报废的零件包括:转子叶片、辊轴零件、齿轮零件、接头零件等。
仅表面损伤的零件,在零件的综合性能满足使用条件的情况下,可以进行修复。因加工不当或服役损坏而报废的零部件如果能够得到修复,不仅可以节省的经济和时间损失,还可以提高资源的利用率,符合我国的可持续发展战略。
目前,零件修复的方法有激光熔覆、真空钎焊、真空镀膜、钨极惰性气体保护焊(TIG)和等离子熔覆修复。激光熔覆是根据工件工况要求,熔覆具有各种设计成分的金属或非金属,制备出具有耐热、耐腐蚀、耐磨、抗氧化、抗疲劳或光学、电学、磁性。
激光熔覆是一种快速冷却工艺。在熔覆过程中,对被修复工件的热输入小,热影响区小,熔覆层组织精细,易于实现自动化。因此采用激光熔覆的方法修复零部件比其它的方法具有更大的优势。激光熔覆技术解决了传统电焊、氩弧焊等热加工工艺中不可避免的热变形、热疲劳损伤等一系列技术难题,也解决了传统冷加工工艺中涂层与基体的结合强度问题,如由于电镀和喷涂不一致,这为表面修复提供了良好的途径。利用激光还可以修复受损的三维复杂零件,充分体现了激光再制造技术的灵活性和性。
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