一種熱鍛模表面復合強化方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種熱鍛模的表面強化方法。
【背景技術】
[0002]在機械制造行業金屬零件鍛造領域，各種熱鍛模具堪稱鍛造生產之母。由于各類熱鍛模具(指預鍛、終鍛、切邊、整形、模具)總是在1250-90(TC左右的溫度下，反復承受瞬時高溫沖擊、滑動摩擦、磨蝕，因而服役條件十分惡劣，在生產過程中模具局部工作部位不是磨損過快，導致被鍛工件逐步增大超差，而模具失效必須拆下返修，便是早期出現熱疲勞裂紋而失效，有的甚至由于設計、材料熱處理工藝或操作不當而導致模具開裂報廢。因此熱鍛模工作失效快，壽命較短，一直是鍛造行業的一大問題，也是制造企業發展生產的一道難題。
[0003]多年來，國內外專業工作者為解決上述問題，不斷提升熱鍛模具使用壽命，進行大量的科學研宄和廣泛的生產實踐，例如:不斷研制熱作模具專用新材料，加強工藝裝備，提高模具設計和制造工藝水平，積極采用表面化學熱處理，如滲鉻、滲釩、滲氮、軟氮化、滲硼，氮、碳、硼三元專滲，硫、氮共滲及表面氣象沉積等強化方法，推動了模具制造行業的技術進步。盡管這些工藝技術措施具有不同程度的收效，但總體仍不是十分理想。因為這種滲層必然較淺，作用不很大，熱鍛模使用壽命，難以滿足日益增長的生產產品量的需求。
[0004]近年來，國內外專業工作者又采用各種熱鍛模具局部表面噴涂各種合金層和電刷涂各種合金層的辦法，力圖顯著延長其模具使用壽命。而這些工藝盡管在一些簡單結構的熱鍛模具應用創造了歷史最好水平，但在一些結構復雜的熱鍛模具上應用就不奏效。所表現的早期失效主要形式是涂層大塊大塊脫落，而對于一些簡單結構熱鍛模要刷新紀錄時，稍加厚噴涂層便出現大面積起皮、脫落，從而限制了這一新技術的廣泛推廣應用。
【發明內容】
[0005]針對現有技術的不足，本發明提供了一種熱鍛模表面復合強化方法，能有效增加熱鍛模的強度，提升使用壽命。
[0006]本發明是通過以下技術方案實現的:
[0007]一種熱鍛模表面復合強化方法，先在熱鍛模的表面形成表面層，然后設置一激光源，聚焦后將輸出功率控制在2.5KW以上，光斑調至4-19_，對表面層以固定的速度進行掃描。
[0008]作為優選的實施方式，在熱鍛模的表面形成表面層的方法為:將鈷基、鎳基或碳化鎢類多元素合金粉末噴涂在熱鍛模的表面，噴涂后合金粉末與熱鍛模反應產生第一次附著強化；激光掃描時合金粉末快速重恪后冷卻，形成金屬合金層。
[0009]作為另一優選的實施方式，在熱鍛模的表面形成表面層的方法為:在熱鍛模的表面通過化學熱處理的方式進行滲金屬，形成滲層。
[0010]本發明的有益效果是:本發明采用激光掃描的方式對熱鍛模表面進行表面強化，大大改善了熱鍛模局部表面的耐高溫磨損、抗沖擊腐蝕性能、抗熱疲勞性，使熱鍛模具使用壽命顯著提高。
【具體實施方式】
[0011]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0012]本發明用于對熱鍛模材料進行表面強化。經過本發明的方法進行局部表面強化后，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。
[0013]實施例一
[0014]將鈷基、鎳基或碳化鎢類多元素合金粉末噴涂在熱鍛模的表面，噴涂后合金粉末與熱鍛模反應產生第一次附著強化。設置一激光源，聚焦后將輸出功率控制在2.5KW以上，光斑調至4-19_，對表面層以固定的速度進行掃描。激光掃描時合金粉末快速重熔后冷卻，形成金屬合金層。
[0015]激光所到之處，讓合金粉末涂層迅速熔化(相當于局部表面經過一次快速冶煉)，涂層位置局部生成一連續“熔池”。由于工件本身的熱傳導，使熔池合金液迅速得到冷卻并凝固，從而形成熱鍛模局部表面一新的金屬合金層。此層面的性能和厚度，與原噴涂層的合金成份和厚度相關。由于鈷基或鎳基及碳化鎢類多元素合金粉末經噴涂工藝在模具局部表面已產生第一次附著強化，且涂層均勻，再經激光束快速重熔復合強化后，其局部表層組織位錯密度大幅度提高，晶粒組織超常規細化，從而大大改善了鍛模局部表層的耐高溫磨損、抗沖擊腐蝕性能，抗熱疲勞性，使熱鍛模具使用壽命顯著提高。
[0016]實施例二
[0017]在熱鍛模的表面通過化學熱處理的方式進行滲金屬，形成滲層，設置一激光源，聚焦后將輸出功率控制在2.5KW以上，光斑調至4-19_，對表面層以固定的速度進行掃描。例如對滲鉻、滲釩、滲硼、硼氮共滲、氮、碳、硼共滲的模具滲層，對其模具工作面的局部位置進行激光束掃描復合強化，會取得其它化學熱處理所達不到的強化效果。這是因為這些滲層一般都在〈0.3mm以下，起作用的硬度層〈0.25_，對熱鍛模作用就不是很大，但經激光復合強化之后，硬化層可達1mm，顯著起作用后達0.8mm，表面仍存高硬度滲層組織，且是有很高的表面壓應力，這是單純表面化學熱處理的強化效果所無法比擬的。
[0018]本發明的方法能夠解決噴涂層的脫落問題，又可解決激光熔覆送料均勻性和某些氣孔等問題，還可解決傳統表面化學熱處理硬化層淺的問題。其易于實現計算機控制，具有廣泛的適用性，易于推廣應用。
[0019]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種熱鍛模表面復合強化方法，其特征在于:先在熱鍛模的表面形成表面層，然后設置一激光源，聚焦后將輸出功率控制在2.5KW以上，光斑調至4-19_，對表面層以固定的速度進行掃描。
2.根據權利要求1所述的一種熱鍛模表面復合強化方法，其特征在于:在熱鍛模的表面形成表面層的方法為:將鈷基、鎳基或碳化鎢類多元素合金粉末噴涂在熱鍛模的表面，噴涂后合金粉末與熱鍛模反應產生第一次附著強化；激光掃描時合金粉末快速重熔后冷卻，形成金屬合金層。
3.根據權利要求1所述的一種熱鍛模表面復合強化方法，其特征在于:在熱鍛模的表面形成表面層的方法為:在熱鍛模的表面通過化學熱處理的方式進行滲金屬，形成滲層。
【專利摘要】本發明公開了一種熱鍛模表面復合強化方法，先在熱鍛模的表面形成表面層，然后設置一激光源，聚焦后將輸出功率控制在2.5KW以上，光斑調至4-19mm，對表面層以固定的速度進行掃描。本發明采用激光掃描的方式對熱鍛模表面進行表面強化，大大改善了熱鍛模局部表面的耐高溫磨損、抗沖擊腐蝕性能、抗熱疲勞性，使熱鍛模具使用壽命顯著提高。
【IPC分類】C23C24-10
【公開號】CN104630768
【申請號】CN201510024067
【發明人】黃德發, 張松滿, 韓良, 田金龍, 張建國
【申請人】蕪湖三聯鍛造有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月16日