一種模具激光強化工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于激光熱處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種模具激光強化工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，模具行業(yè)日益的發(fā)展壯大，模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，被稱為“工業(yè)之母”。汽車工業(yè)是中國當今國民經(jīng)濟五大支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車工業(yè)重點是發(fā)展零部件、所以零部件所需的模具幾千副。這樣就帶來的問題是模具的壽命問題、強化的效率問題、強化時模具的變形問題，以及優(yōu)異的型腔性能。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中常用的模具的強化法包括:氣體氮化法、離子氮化法、點火花表面強化法、滲硼、TD法、CVD法、PVD法、激光表面強化法、離子注入法、等離子噴涂法等等。
[0004]氣體氮化法，使氮在氮化溫度分解后產(chǎn)生活性氮原子，被金屬表面吸收滲入鋼中并且不斷自表面向內(nèi)擴散，形成氮化層。模具經(jīng)氮化處理后，表面硬度可達HV950-1200，使模具具有很高的硬度和高的疲勞強度，但是在模具后期不容易去氮修復。
[0005]離子氮化法，將待處理的模具放在真空容器中，充以一定壓力的含氮氣體，然后以被處理模具作陰極，以真空容器的罩壁作陽極，在陰陽極之間加400-600V的直流電壓，陰陽極間便產(chǎn)生輝光放電，容器中的氣體被電離，在空間產(chǎn)生大量的電子和離子，在電場的作用下，正離子沖向陰極，以很高的速度轟擊模具表面，形成高硬度層，由于需要真空室，大的模具就不容易實現(xiàn)強化。
[0006]電火花表面強化，是利用電能的高能量密度對模具表面進行強化處理的工藝，它是通過火花放電的作用。缺點是強化表面粗糙，強化厚度較薄，強化處理的效率低，容易變形。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有的模具強化方法的局限性，以及數(shù)據(jù)上的技術(shù)缺陷，提供一種模具激光強化工藝。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案:
[0009]一種模具激光強化工藝，采用激光束垂直照射模具，激光束的出射光斑尺寸為1X 1mm，焦距為350mm，激光光斑在模具上的掃描速度為300-400mm/min。
[0010]進一步的，所述激光束為光纖激光器發(fā)出的激光束，該激光束的出射波長為1060nm。
[0011]優(yōu)選的，所述激光束的功率為1700-2400W，針對的層深為10 μπι-1000 μπι。
[0012]在模具的生產(chǎn)和修復時，當激光束照射到材料表面時，激光被材料吸收變?yōu)闊崮?，表層材料受熱升溫。由于功率集中在一個很小的表面上，在很短的時間(KT1?I(T7S)內(nèi)即把材料加熱到高溫(加熱速度高達15?10 9oC /s)，使材料發(fā)生固體相變、熔化甚至蒸發(fā)。當激光束被切斷或移開后，材料表面冷速很快(冷速高達104°c /S)，自然冷卻就能實現(xiàn)表面強化。
[0013]為了免除選擇模具表面強化工藝的費時費力且精確性不高的重復試驗過程，合理規(guī)劃激光強化工藝，如選擇合適的激光功率、光斑直徑、焦距、出射波長及掃描速度等因素都對模具表面強化有著重要的意義，控制不適當時，經(jīng)常會會出現(xiàn)對工件有燒壞的情況發(fā)生。
[0014]本發(fā)明的模具激光強化工藝，合理地規(guī)劃了激光強化工藝的激光功率、光斑直徑、焦距、出射波長及掃描速度，可以降低反射率高的材料的反射處理，增加其大面積處理方法，避免變形，提高激光轉(zhuǎn)換率，能夠以省時省力而且最經(jīng)濟的方式提高模具表面性能改進的效果。
【具體實施方式】
[0015]以下對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應(yīng)當理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0016]實施例
[0017]一種模具激光強化工藝，采用光纖激光器發(fā)出的激光束垂直照射模具，激光束的出射光斑尺寸為1X 1mm，焦距為350mm，激光光斑在模具上的掃描速度為300-400mm/min。該激光束的出射波長為1060nm，功率為1700-2400W。
[0018]在模具的生產(chǎn)和修復時，當激光束照射到材料表面時，激光被材料吸收變?yōu)闊崮?，表層材料受熱升溫。由于功率集中在一個很小的表面上，在很短的時間(10-1?10-7S)內(nèi)即把材料加熱到高溫(加熱速度高達105?109°C /s)，使材料發(fā)生固體相變、熔化甚至蒸發(fā)。當激光束被切斷或移開后，材料表面冷速很快(冷速高達104°C /s)，自然冷卻就能實現(xiàn)表面強化。
[0019]為了免除選擇模具表面強化工藝的費時費力且精確性不高的重復試驗過程，合理規(guī)劃激光強化工藝，如選擇合適的激光功率、光斑直徑、焦距、出射波長及掃描速度等因素都對模具表面強化有著重要的意義，控制不適當時，經(jīng)常會會出現(xiàn)對工件有燒壞的情況發(fā)生。
[0020]本發(fā)明的模具激光強化工藝，合理地規(guī)劃了激光強化工藝的激光功率、光斑直徑、焦距、出射波長及掃描速度，可以降低反射率高的材料的反射處理，增加其大面積處理方法，避免變形，提高激光轉(zhuǎn)換率，能夠以省時省力而且最經(jīng)濟的方式提高模具表面性能改進的效果。
[0021]最后應(yīng)說明的是:以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。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、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種模具激光強化工藝，其特征在于，采用激光束垂直照射模具，激光束的出射光斑尺寸為1X 1mm，焦距為350mm，激光光斑在模具上的掃描速度為300-400mm/min。2.如權(quán)利要求1所述的一種模具激光強化工藝，其特征在于，所述激光束為光纖激光器發(fā)出的激光束，該激光束的出射波長為1060nm。3.如權(quán)利要求1所述的一種模具激光強化工藝，其特征在于，所述激光束的功率為1700-2400W。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種模具激光強化工藝，采用光纖激光器發(fā)出的激光束垂直照射模具，激光束的出射光斑尺寸為10×1mm，焦距為350mm，激光光斑在模具上的掃描速度為300-400mm/min。該激光束的出射波長為1060nm，功率為1700-2400W。通過合理地規(guī)劃激光強化工藝的激光功率、光斑直徑、焦距、出射波長及掃描速度，可以降低反射率高的材料的反射處理，增加其大面積處理方法，避免變形，提高激光轉(zhuǎn)換率，能夠以省時省力而且最經(jīng)濟的方式提高模具表面性能改進的效果。
【IPC分類】C21D9/00, C21D1/09
【公開號】CN104975144
【申請?zhí)枴緾N201510359819
【發(fā)明人】梁棟, 陳俊琪, 吳廣志
【申請人】江蘇斯普瑞科技有限公司
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2015年6月25日