本發(fā)明涉及模具加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于激光熔覆技術(shù)的模具修復方法。

背景技術(shù)：

注塑模具是實現(xiàn)塑膠零件低成本、大批量生產(chǎn)所必需的器具，在塑膠產(chǎn)品的成本中占有相當大的比重，對生產(chǎn)起著重要的作用。模具在服役過程中受模具材料、工藝條件、外界環(huán)境等諸多因素的影響會發(fā)生開裂、磨損、斷裂等失效。一般來說，模具的制造費用比較高，特別是皮紋、高光模具，因而模具的失效不僅會造成巨大的經(jīng)濟損失，還會影響生產(chǎn)進度和產(chǎn)品質(zhì)量，從而帶來嚴重的后果。

現(xiàn)有的激光焊接、氬弧焊接以及激光熔覆等模具修復方法還達不到高光模具及皮紋模具的要求，不能滿足模具成型面所對應(yīng)注塑產(chǎn)品表面的要求。雖然激光熔覆技術(shù)具有較低稀釋率、熱影響區(qū)小、與基面形成冶金結(jié)合、熔覆件扭曲變形比較小、過程易于實現(xiàn)等優(yōu)點，已在沖壓模具、軸承等零部件上應(yīng)用，但現(xiàn)有的激光熔覆修復工藝及方法在修復體內(nèi)，還存在氣孔、砂眼、夾雜的飛濺體，以及修復體與模具基材邊界線存在明顯缺陷，這些缺陷在修復模具后，加工皮紋或高光面時暴露出來，因而不滿足使用要求，因此現(xiàn)有激光熔覆技術(shù)在修復模具中的應(yīng)用只限于修復沖壓模具和注塑模具的凸模。

皮紋、高光注塑模具的修復是國內(nèi)外學者一直關(guān)注的問題之一，雖然近年來，有一些該方面的修復工藝方法，但效果并不理想，修復部位所對應(yīng)的注塑產(chǎn)品的表面仍存在一些問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于激光熔覆技術(shù)的模具修復方法，旨在有效地消除修復體與基體材質(zhì)不一產(chǎn)生的色差及性能差異，減少或消除現(xiàn)有激光熔覆工藝產(chǎn)生的砂眼、夾雜飛濺體、氣孔等缺陷的技術(shù)問題。

考慮到現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，根據(jù)本發(fā)明公開的一個方面，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于激光熔覆技術(shù)的模具修復方法，包括：

步驟1：根據(jù)裂紋寬度和深度、破損和磨損區(qū)的面積在待修復模具上加工出坡口，除去坡口周邊氧化層，并將坡口清洗；

步驟2：對待修復模具進行加熱，使待修復模具整體溫度均勻；

步驟3：在惰性氣體保護下，通過激光熔覆的方法將與待修復模具基體相同成分的粉末熔化，向坡口中按逐層堆積的掃描方式填充，每填充一層后，用激光對前一次填充的熔覆層以及前一次填充的熔覆層與模具基體交界處進行掃描重熔；

步驟4：將修復后的模具進行中溫回火處理；

步驟5：將修復體進行機械加工，使之滿足注塑表面要求。

為了更好地實現(xiàn)本發(fā)明，進一步的技術(shù)方案是：

根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，所述坡口的斜面與豎直方向的夾角為30-60°。

根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，所述坡口的斜面與豎直方向的夾角為45-55°。

根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，所述激光熔覆掃描填充的前3層，其第1層激光熔覆搭接線與第2層激光熔覆搭接線垂直，第3層激光熔覆搭接線與第2層激光熔覆搭接線垂直，4～6層中層與層之間的激光熔覆搭接線平行，4～6層的激光熔覆搭接線與第3層的激光熔覆搭接線垂直，第7～9層中層與層之間的激光熔覆搭接線平行，第7～9層的激光熔覆搭接線與4～6層的激光熔覆搭接線垂直，按此順序進行，得到第(3N-2)～3N層中層與層之間的激光熔覆搭接線平行，第(3N-2)～3N層的激光熔覆搭接線與(3N-5)～(3N-3)層的激光熔覆搭接線垂直，其N為≥3的整數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，所述上述步驟3的激光掃描重熔的掃描方式是先掃描熔覆體，再掃描熔覆層與模具基體交界處，且模具基體被掃描重熔的垂直寬度小于1mm。

根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，所述模具基體被掃描重熔的垂直寬度為0.4-0.6mm。

根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，所述步驟3中通過多次熔覆層堆積得到的熔覆體高出模具基體1-2mm。

根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，所述步驟3的激光熔覆掃描寬度為2.0-3.0mm。

根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，所述步驟3的激光熔覆掃描寬度為2.3-2.5mm。

本發(fā)明還可以是：

根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，所述步驟3的掃描搭接區(qū)寬度為0.05-0.2mm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果之一是：

本發(fā)明的一種基于激光熔覆技術(shù)的模具修復方法，可以有效地消除修復體與基體材質(zhì)不一致產(chǎn)生的色差及性能差異，減少或消除不完善激光熔覆工藝產(chǎn)生的砂眼、夾雜飛濺體、氣孔等缺陷，提高注塑模具的修復質(zhì)量；本發(fā)明不但可以修復對零件表面要求不高的沖壓模具和注塑模具的凸模，還可以修復皮紋、高光模具，修復后制作的皮紋、高光效果優(yōu)良。

附圖說明

為了更清楚的說明本申請文件實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)的描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅是對本申請文件中一些實施例的參考，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的情況下，還可以根據(jù)這些附圖得到其它的附圖。

圖1a為本發(fā)明激光熔覆的逐層堆積掃描填充方式示的第1層填充示意圖；圖1b為本發(fā)明激光熔覆的逐層堆積掃描填充方式示的第2層填充示意圖；圖1c為本發(fā)明激光熔覆的逐層堆積掃描填充方式示的第3層填充示意圖；其中，箭頭線表示激光掃描方向，第2層激光掃描方向與第1層垂直，第3層激光掃描方向與第2層垂直。

圖2為本發(fā)明激光熔覆修復模具的坡口斷面示意圖，其中，A表示坡口面角度，D表示激光熔覆掃描寬度，d表示模具基體重熔寬度。

圖3為本發(fā)明激光熔覆修復皮紋注塑模的對照示意圖，其中，1表示熔覆修復體皮紋，2表示模具基體皮紋。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步地詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

如圖1和圖2所示，一種基于激光熔覆技術(shù)的模具修復方法，包括：

步驟1：根據(jù)裂紋寬度和深度、破損和磨損區(qū)的面積在待修復模具上加工出坡口，除去坡口周邊氧化層，并將坡口清洗；

步驟2：對待修復模具進行加熱，使待修復模具整體溫度均勻；

步驟3：在惰性氣體保護下，通過激光熔覆的方法將與待修復模具基體相同成分的粉末熔化，向坡口中按逐層堆積的掃描方式填充，每填充一層后，用激光對前一次填充的熔覆層以及前一次填充的熔覆層與模具基體交界處進行掃描重熔；激光熔覆時容易產(chǎn)生空穴、氣孔、飛濺體，第二次熔覆時，熔覆層蓋住這些缺陷后，這些缺陷將永久存在，重熔的目的就是為了減少這些缺陷的存在，提高熔覆質(zhì)量；

步驟4：將修復后的模具進行中溫回火處理，用于消除冷卻過程中產(chǎn)生的殘留應(yīng)力；

步驟5：將修復體進行機械加工，使之滿足注塑表面要求。

優(yōu)選地，所述坡口的斜面與豎直方向的夾角為30-60°，如圖2的A所示。更優(yōu)選地，所述坡口的斜面與豎直方向的夾角為45-55°；坡口角度對熔覆層與基體的結(jié)合影響很大，對熔覆嘴的噴射、掃描的難易度也有很大影響。

進一步地，激光熔覆掃描填充的前3層，其第1層激光熔覆搭接線與第2層激光熔覆搭接線垂直，第3層激光熔覆搭接線與第2層激光熔覆搭接線垂直，4～6層中層與層之間的激光熔覆搭接線平行，4～6層的激光熔覆搭接線與第3層的激光熔覆搭接線垂直，第7～9層中層與層之間的激光熔覆搭接線平行，第7～9層的激光熔覆搭接線與4～6層的激光熔覆搭接線垂直，按此順序進行，得到第(3N-2)～3N層中層與層之間的激光熔覆搭接線平行，第(3N-2)～3N層的激光熔覆搭接線與(3N-5)～(3N-3)層的激光熔覆搭接線垂直，其N為≥3的整數(shù)，3層一交叉可以降低熔覆搭接線產(chǎn)生氣孔、飛濺體的缺陷，同時有利于修復體的溫度均勻。如圖1a、圖1b和圖1c所示，其激光熔覆搭接線與其圖中所示的激光掃描方向基本一致。

上述步驟3的激光掃描重熔的掃描方式是先掃描熔覆體，再掃描熔覆層與模具基體交界處，且模具基體被掃描重熔的垂直寬度小于1mm，重熔寬度與坡口角度有一定關(guān)系，如果寬度過大，熔覆層和基體交界處，其各自所承受的熔覆溫度相差比較大，容易影響其內(nèi)部組織成分；如圖2所示的d。更優(yōu)選，所述模具基體被掃描重熔的垂直寬度為0.4-0.6mm。

所述步驟3的激光熔覆掃描寬度為2.0-3.0mm，如圖2所示的D，更優(yōu)選為，步驟3的激光熔覆掃描寬度為2.3-2.5mm。

步驟3的掃描搭接區(qū)寬度為0.05-0.2mm，步驟3中通過多次熔覆層堆積得到的熔覆體高出模具基體1-2mm。

下面列舉具體參數(shù)，進一步說明：

實施例1

本實施例以2738模具鋼材質(zhì)的皮紋注塑模具水路裂紋為實施對象：

第一步，采用機械加工方式加工出坡口，其坡口面角度為45°，為方便激光掃描，修復下方水路全部清除。

第二步，用酒精清洗干凈，將模具在120℃下預熱并至溫度均勻。

第三步，用2738模具鋼材質(zhì)的金屬粉末在氬氣保護下進行激光熔覆修復，掃描寬度為2.3mm，熔覆掃描搭接區(qū)寬度為0.1mm；第1層激光熔覆修復完成后，停止送金屬粉末，利用激光按熔覆修復時的掃描路徑對熔覆層進行重熔掃描，而后沿熔覆層與模具基體的交界處進行重熔掃描，模具基體被掃描重熔的寬度為0.5mm；第2層激光熔覆掃描方向與第1層掃描方向垂直，第3層激光熔覆掃描方向與第2層掃描方向垂直，第4-6層激光熔覆掃描方向與第三層掃描方向垂直，第7-9層激光熔覆掃描方向與第4-6層掃描方向垂直，依次類推進行掃描，最后熔覆層高于模具基體面1.5mm。

第四步，修復后的模具放入400℃爐中回火處理。

第五部，采用機械加工方式將多余的修復體去除，并制作皮紋，其皮紋效果如圖3所示。

經(jīng)上述工藝得到的模具修復再制造件，修復區(qū)結(jié)合強度高，無裂紋、砂眼、夾雜飛濺體等缺陷，性能測試指標均符合要求，且修復工程精度高，修復成本較低。

實施例2

以P20模具鋼材質(zhì)的皮紋模具為實施對象，對裂紋處加工坡口，剖口面角度為60°；模具用丙酮清洗干凈后在100℃下進行預熱；采用P20材質(zhì)加工的金屬粉末進行激光熔覆，熔覆步驟同實施例一，不同之處在于掃描寬度為2.5mm，熔覆搭接區(qū)寬度為0.08mm，模具基體被掃描重熔的寬度為0.8mm，熔覆層高于模具基體面1.0mm。

經(jīng)上述工藝得到的模具修復再制造件，修復區(qū)結(jié)合強度高，無裂紋、砂眼、夾雜飛濺體等缺陷，性能測試指標均符合要求，且修復工程精度高，修復成本較低。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其它實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分相互參見即可。

在本說明書中所談到的“一個實施例”、“另一個實施例”、“實施例”、等，指的是結(jié)合該實施例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點包括在本申請概括性描述的至少一個實施例中。在說明書中多個地方出現(xiàn)同種表述不是一定指的是同一個實施例。進一步來說，結(jié)合任一實施例描述一個具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點時，所要主張的是結(jié)合其他實施例來實現(xiàn)這種特征、結(jié)構(gòu)或者特點也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

盡管這里參照本發(fā)明的多個解釋性實施例對本發(fā)明進行了描述，但是，應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將落在本申請公開的原則范圍和精神之內(nèi)。更具體地說，在本申請公開和權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以對主題組合布局的組成部件和/或布局進行多種變型和改進。除了對組成部件和/或布局進行的變型和改進外，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，其他的用途也將是明顯的。