一種鋼制汽車配件熱鍛模表面強(qiáng)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋼制汽車配件熱鍛模的加工處理方法，具體為一種鋼制汽車配件熱鍛模的表面強(qiáng)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]H13鋼由于具有良好的淬透性，極高的強(qiáng)韌性和耐熱疲勞性，被廣泛應(yīng)用機(jī)械領(lǐng)域，取代傳統(tǒng)的熱鍛模材料5CrN，Mo和5CrMnMo等熱作模具鋼，大量制造各類汽車配件鍛模。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，這類熱鍛模的使用壽命仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)難以滿足生產(chǎn)實際的需求，失效形式主要表現(xiàn)為磨損超差，當(dāng)將模具熱處理調(diào)整到較高硬度狀態(tài)服役時，磨損尚好，但又易出現(xiàn)早期開裂，使用壽命更短。
[0003]人們?yōu)榻鉀Q上述問題，往往大都采用避開H13鋼最高硬度區(qū)工作，并采用氣體氮化和離子滲氮等工藝手段，提高其模具表面硬度和增強(qiáng)表面壓應(yīng)力，解決問題。但工藝周期長(30-40小時)，成本高，效率低，而且這些多種工藝手段處理的H13鋼模具表面硬化層很薄(一般都是在0.15-0.3mm),模具使用壽命提高并不十分顯著，一般在20-50%。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種鋼制汽車配件熱鍛模表面強(qiáng)化方法，可以大大增加熱鍛模局部表面強(qiáng)度，提高其使用壽命。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0006]一種鋼制汽車配件熱鍛模表面強(qiáng)化方法，先對熱鍛模的整個型腔進(jìn)行表面淬火處理，然后在型腔的局部進(jìn)行表面合金化熔覆處理，所述表面淬火處理包括:設(shè)置一激光源，聚焦后將輸出功率控制在1.5-2.5KW，光斑調(diào)至4-19mm，光斑移動速度調(diào)至7_25mm/秒，對表面進(jìn)行激光掃描；所述表面合金化熔覆處理包括:設(shè)置一激光源，聚焦后將輸出功率控制在2.5KW以上，光斑調(diào)至5-10mm，對配有合金粉末的表面進(jìn)行激光掃描，合金粉末迅速熔化后冷卻后覆蓋在表面，使得表面增厚。
[0007]作為優(yōu)選的實施方式，所述表面合金化熔覆處理時，先將配制好的合金粉末涂在局部表面上，對涂好后的表面進(jìn)行激光掃描。
[0008]作為優(yōu)選的實施方式，所述表面合金化熔覆處理時，一邊對需熔覆部分進(jìn)行激光掃描，一邊對該部分進(jìn)行連續(xù)送料。
[0009]作為優(yōu)選的實施方式，所述表面合金化熔覆處理采用多次熔覆的方式達(dá)到所需的厚度。
[0010]作為優(yōu)選的實施方式，所述表面合金化熔覆處理后還進(jìn)行打磨處理。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明同時利用表面淬火和表面合金化熔覆的方式對熱鍛模表面進(jìn)行加強(qiáng)，其中表面淬火利用激光方便地實現(xiàn)了表面第二次淬火，產(chǎn)生了較高的相變硬化，使模具表面局部激光淬火位置硬度增大，淬火硬化層深度大，耐腐蝕性和熱疲勞強(qiáng)度得到提高；表面合金化熔覆能夠?qū)δp嚴(yán)重部位進(jìn)行大大補強(qiáng)，能顯著地提高熱鍛模的使用壽命。
【具體實施方式】
[0012]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0013]本發(fā)明針對H13鋼制成的熱鍛模材料進(jìn)行表面強(qiáng)化。經(jīng)過本發(fā)明的方法進(jìn)行局部表面強(qiáng)化后，熱鍛模能夠有效降低磨損，并且避免早期開裂，確保熱鍛模具有更長的使用壽命。所謂的局部表面主要指熱鍛模上較易損傷的部分。
[0014]本發(fā)明的表面強(qiáng)化方法由兩部分組成，先對熱鍛模的整個型腔進(jìn)行表面淬火處理，然后在型腔的局部進(jìn)行表面合金化熔覆處理。兩種處理方法配合能夠確保熱鍛模表面易損傷的部位得到全面強(qiáng)化。
[0015]具體地，表面淬火處理的方法為，設(shè)置一激光源，聚焦后將輸出功率控制在
1.5-2.5KW，光斑調(diào)至4-19mm，光斑移動速度調(diào)至7_25mm，對表面進(jìn)行激光掃描。當(dāng)模具被激光照射部位一接觸到光斑后，在瞬間(零點幾秒)便被加熱到攝氏I千多度，遠(yuǎn)超過H13鋼臨界溫度，并隨著光斑向前移動，依靠模具本身的熱傳導(dǎo)使激光束加熱部位立即迅速得到冷卻，從而實現(xiàn)了模具局部表面第二次淬火，產(chǎn)生了較高的相變硬化，使模具表面局部激光淬火位置由原基體硬度40HRC提高到63HRC，淬火硬化層深度可達(dá)1mm，在距表面0.5mm位置硬度仍可達(dá)到680.98HV0.2 (相當(dāng)于59.30HRC)。這種超常的局部表面淬火硬化，是由于金屬晶粒超細(xì)化，金相組織位錯密度大幅度提高的結(jié)果，耐磨蝕性提高顯著，并且由于工作表面淬火部位的壓應(yīng)力，有利于大幅度提高表面的熱疲勞強(qiáng)度，從而有效抵抗熱疲勞早期開裂，所以，可以達(dá)到顯著提高模具使用壽命的目的。
[0016]表面合金化熔覆處理的方法為:設(shè)置另一激光源，聚焦后將輸出功率控制在
2.5KW以上，光斑調(diào)至5-10mm，對配有合金粉末的表面進(jìn)行激光掃描，合金粉末迅速熔化后冷卻后覆蓋在表面，使得表面增厚。在激光掃描時移動速度根據(jù)合金粉末提供方式不同而適當(dāng)控制。一般地，合金粉末提供方式可以是先將配制好的合金粉末涂在局部表面上，對涂好后的表面進(jìn)行激光掃描，或者一邊對需熔覆部分進(jìn)行激光掃描，一邊對該部分進(jìn)行連續(xù)送料。激光到達(dá)模具局部表面后，該處的合金粉末迅速熔化，依靠模具本身的熱傳導(dǎo)，使熔觸合金粉末立即得到冷卻，由此多次反復(fù)進(jìn)行，根據(jù)對熔覆厚度要求，每次增厚0.4-0.5mm，逐步到位。工件表面形成與H13材質(zhì)完全不同的另一種高合金優(yōu)質(zhì)鋼或多元素合金，具有更高的強(qiáng)韌性和更高的硬度(1100HV0.2左右)，熔覆層可達(dá)數(shù)毫米之巨，經(jīng)高溫回火硬度不下降，加工應(yīng)力徹底消除，再經(jīng)表面打磨0.1-0.2_模具便可投入使用，一般使用壽命提高1.5倍以上。
[0017]本發(fā)明的表面強(qiáng)化方法比傳統(tǒng)表面強(qiáng)化效率大大提高，技術(shù)效果更顯著，而且節(jié)能、環(huán)保，不需要專門配制冷卻介質(zhì)便可使模具局部淬火硬化。
[0018]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種鋼制汽車配件熱鍛模表面強(qiáng)化方法，其特征在于:先對熱鍛模的整個型腔進(jìn)行表面淬火處理，然后在型腔的局部進(jìn)行表面合金化熔覆處理，所述表面淬火處理包括:設(shè)置一激光源，聚焦后將輸出功率控制在1.5-2.5KW，光斑調(diào)至4-19mm，光斑移動速度調(diào)至7-25mm/秒，對表面進(jìn)行激光掃描；所述表面合金化熔覆處理包括:設(shè)置一激光源，聚焦后將輸出功率控制在2.5KW以上，光斑調(diào)至5-10mm，對配有合金粉末的表面進(jìn)行激光掃描，合金粉末迅速熔化后冷卻后覆蓋在表面，使得表面增厚。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼制汽車配件熱鍛模表面強(qiáng)化方法，其特征在于:所述表面合金化熔覆處理時，先將配制好的合金粉末涂在局部表面上，對涂好后的表面進(jìn)行激光掃描。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼制汽車配件熱鍛模表面強(qiáng)化方法，其特征在于:所述表面合金化熔覆處理時，一邊對需熔覆部分進(jìn)行激光掃描，一邊對該部分進(jìn)行連續(xù)送料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼制汽車配件熱鍛模表面強(qiáng)化方法，其特征在于:所述表面合金化熔覆處理采用多次熔覆的方式達(dá)到所需的厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼制汽車配件熱鍛模表面強(qiáng)化方法，其特征在于:所述表面合金化熔覆處理后還進(jìn)行打磨處理。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋼制汽車配件熱鍛模表面強(qiáng)化方法，先對熱鍛模的整個型腔進(jìn)行表面淬火處理，然后在型腔的局部進(jìn)行表面合金化熔覆處理。本發(fā)明同時利用表面淬火和表面合金化熔覆的方式對熱鍛模表面進(jìn)行加強(qiáng)，其中表面淬火利用激光方便地實現(xiàn)了局部表面第二次淬火，產(chǎn)生了較高的相變硬化，使模具表面激光淬火位置硬度增大，淬火硬化層深度大，耐腐蝕性和熱疲勞強(qiáng)度得到提高；表面合金化熔覆能夠?qū)δp嚴(yán)重部位進(jìn)行大大補強(qiáng)，能顯著地提高熱鍛模的使用壽命。
【IPC分類】C21D1-09, C23C24-10, C23F17-00
【公開號】CN104593785
【申請?zhí)枴緾N201510023454
【發(fā)明人】黃德發(fā), 張松滿, 韓良, 田金龍, 張建國
【申請人】蕪湖三聯(lián)鍛造有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年1月16日