激光处理电池冲棒工艺制造技术

一种激光处理电池冲棒工艺属于激光表面强化电池冲棒工作带的处理工艺。该工艺包括去除电池冲棒上的油污，选择激光处理电池冲棒的方式，确定激光处理该冲棒的工艺参数和扫描起点，并用激光进行处理、冷却，并对其回火处理、冷至室温。本发明专利技术处理后的电池冲棒无变形，提高了电池冲棒的强韧性和耐磨性，并能大幅度地提高电池冲棒的使用寿命。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于激光表面强化电池冲棒工作带的工艺。现有的电池冲棒系整体锌筒的冲压成型的凸模冲头。它是由W18Cr4V1或W6Mo5Cr4V2高速钢制成。在冷冲条件下，冲棒的平均使用寿命约2-3万次。全国现有电池生产厂320多家，年产干电池约250亿只，因而提高冲棒的使用寿命在电池生产行业中占有很重要的地位。电池冲棒在使用过程中，其凸缘工作带不断受到高速、强力的冲击作用，由此导致其刃口开裂而失效。目前，采用淬火+三次高温回火的热处理工艺强化电池冲棒。这种工艺处理的电池冲棒的使用寿命较低，其刃口易开裂，热处理过程中易变形。重庆机械研究所白滨，在北京机电研究所1986年编辑出版的“金属热处理”杂志上，发表的“冷冲模具激光热处理的研究”论文未涉及用激光处理电池冲棒。本专利技术旨在针对上述现有技术的不足，提供一种电池冲棒激光处理工艺，该工艺能使处理后的电池冲棒无变形，并能提高其刃口的强韧性和耐磨性，从而大幅度提高电池冲棒的使用寿命。本专利技术的技术方案是利用强激光快速加热电池冲棒的刃口。然后使其自冷却或强制冷却到室温。再将其进行高温回火，冷却。实现激光强化电池冲棒的工艺是由先将高速钢棒料机加工成电池冲棒，强激光首次扫描时在该冲棒的端头边缘定位，用激光扫描使冲棒工作带的刃口快速加热与冷却，对激光处理后的冲棒再次进行1-3次的高温回火所组成。其工艺是1)去除电池冲棒端头的油污。选用汽油或煤油或无水乙醇，在室温下去油，时间0.5-5分钟。2)激光处理有下列三种不同的方式a.当HRC≥64时，用含碳的黑化剂黑化电池冲棒端头表面。黑化涂层高度0.01-10μm，宽度2.0-5.0mm。b.当HRC≥65时，用含碳一氢的粘合剂混合W12Cr4V4Co5超硬高速钢粉末。将其覆盖在电池冲棒的工作带表面上。其覆盖层高度10-2-10-1mm，宽度2.0-5.0mm。c.当HRC≥66时，将去油的电池冲棒在强激光处理时，直接用送粉器向熔池送入W12Cr4V4Co5粉末。送粉速度0.01～100g/秒。3)将电池冲棒放在激光加工机的工作面上。移动该加工机，使激光束对准电池冲棒端头的边缘线上的某点。该点是强激光的扫描起点。4)启动输出功率连续可调的激光器，使激光束通过光束处理系统后直接对准扫描起点，从此点开始扫描。通过强激光快速扫描，使电池冲棒端头强化。其激光器功率102-104W，扫描速度10-2-102mm/秒，光斑面积100-102mm2。激光作用时间10-3-100秒。高速激光功率和离焦量而得到最佳工艺参数激光功率密度103-105W/cm2，离焦量0.1-10.0mm。5)让激光加热的电池冲棒自冷到室温。或用压力为0.1-10MPa的压缩空气强制冷却。压缩空气的喷嘴面积0.5-20mm2，其距激光扫描点5-50mm。6)再将电池冲棒依相同回火工艺连续高温回火1-3次。其回火工艺为回火温度350-650℃，加热速度100-102℃/秒，保温时间0.5-5.0小时，冷却速度100-102℃/秒。本专利技术能使电池冲棒无变形，电池冲棒的刃口的强韧性和耐磨性得到改善。经本专利技术处理后的电池冲棒比处理前的电池冲棒的使用寿命提高2-5倍以上。本专利技术的试验结果如下激光硬化层深度0.2-2.0mm激光硬化层宽度2.0-5.0mm激光硬化层硬度HRC64-70(未激光处理的硬度HRC63以下)附附图说明图1为本专利技术的激光处理电池冲棒示意图。其中1为送粉器，2为电池冲棒，3为激光加工机，4为激光束，5为激光器，6为电池冲棒端头(刃口)，7为激光光束处理系统。实施例1电池冲棒材料W12Re高速钢。φ35的高速钢棒料，被机加工成φ31×225mm冲棒。将去油处理的冲棒放在激光加工机床上。在冲棒端头上，复盖一层W12Cr4V4Co5粉末强化材料。复盖层高出表面0.5mm，其宽度3.0mm。激光功率1400W，扫描速度15mm/秒，激光处理时间0.21秒，光斑直径3.2mm，即激光功率密度1.7×104W/cm2，离焦量2.50mm。经激光处理的冲棒在560℃回火，回火速度70℃/秒，保温1.5小时，冷至室温，其冷却速度为50℃/秒。相同工艺连续回火3次。用硬度计测得强化区的硬度为HRC65，其基体HRC62。在冷态冲压条件下，激光处理的电池冲棒寿命为8.25万次。实施例2电池冲棒材料W3Mo2Cr4VSi高速钢。φ36的高速钢棒料，被机加工成φ31×225mm冲棒。用碳黑使其刃口黑化。激光处理工艺激光功率1200W，扫描速度45mm/sec，激光处理时间0.06秒，光斑直径3.0mm，即激光功率密度1.6×104W/cm2，离焦量5.0mm。经激光处理的冲棒，在560℃回火，保温2.0小时，冷至室温，冷却速度50℃/秒。相同工艺连续回火3次。激光处理后，其硬化区的硬度为HRC64，其基体为HRC61。在冷态冲压条件下，激光处理的冲棒寿命为5.11万次。权利要求1.一种激光处理电池冲棒工艺，包括去除电池冲棒上的油污，确定激光处理电池冲棒的扫描起点，确定激光处理电池冲棒的工艺，用激光器对电池冲棒进行处理，冷却，对激光处理后的电池冲棒回火处理后冷至室温，其特征在于(1)选择激光处理电池冲棒的方式；(2)激光处理电池冲棒的工艺参数是激光功率 102-104W功率密度 103-105W/cm2离焦量0.1-10.0mm扫描速度 10-2-102mm/秒光斑面积 100-102mm2作用时间 10-2-100秒；(3)对激光处理冷却后的电池冲棒进行回火处理回火次数 以相同回火工艺连续回火1-3次回火温度 350-650℃回火速度 100-102℃/秒保温时间 0.5-5.0小时。2.根据权利要求1所述的激光处理电池冲棒工艺，其特征在于当电池冲棒的洛氏硬度大于或等于64时，用含碳的黑化剂黑化该电池冲棒端头表面，其黑化涂层厚0.01-10μm，宽度2.0-5.0mm。3.根据权利要求1所述的激光处理电池冲棒工艺，其特征在于当电池冲棒的洛氏硬度大于或等于65时，用含碳一氢粘合剂混合钨12铬4钒4钴5超硬高速钢粉末，将其覆盖在电池冲棒工作带表面上，其覆盖层高度10-2-10-1mm，宽度2.0-5.0mm。4.根据权利要求1所述的激光处理电池冲棒工艺，其特征在于当电池冲棒的洛氏硬度大于或等于66时，直接用送粉器以0.01克/秒-100克/秒的送粉速度向熔池送入钨12铬4钒4钴5粉末。5.根据权利要求1所述的激光处理电池冲棒工艺，其特征在于钨12稀土高速钢制成的电池冲棒激光处理工艺是(1)在电池冲棒端头上复盖一层高出其表面0.5mm的钨12铬4钒4钴5粉末强化材料;(2)激光处理工艺参数为激光功率1400W功率密度1.7×104W/cm2离焦量2.50mm扫描速度15mm/秒光斑面积8.04mm2作用时间0.21秒(3)冷却后回火回火温度560℃回火速度70℃/秒保温时间1.5小时冷却速度50℃/秒以相同回火工艺连续回火3次6.根据权利要求1所述的激光处理电池冲棒工艺，其特征在于钨3钼2铬4钒硅高速钢制成的电池冲棒的激光处理工艺是(1)用碳黑使电池冲棒刃口黑化;(2)激光处理工艺参数为激光功率1200W功率密度1.6×104W/cm2离焦量5.0mm扫描速度45本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光处理电池冲棒工艺，包括去除电池冲棒上的油污，确定激光处理电池冲棒的扫描起点，确定激光处理电池冲棒的工艺，用激光器对电池冲棒进行处理，冷却，对激光处理后的电池冲棒回火处理后冷至室温，其特征在于：（１）选择激光处理电池冲棒的方式； （２）激光处理电池冲棒的工艺参数是：激光功率：１０↑［２］－１０↑［４］Ｗ功率密度：１０↑［３］－１０↑［５］Ｗ／ｃｍ↑［２］离焦量：０．１－１０．０ｍｍ扫描速度：１０↑［－２］－１０↑［２］ｍｍ／秒光斑面积：１０↑［ ０］－１０↑［２］ｍｍ↑［２］作用时间：１０↑［－２］－１０↑［０］秒；（３）对激光处理冷却后的电池冲棒进行回火处理：回火次数：以相同回火工艺连续回火１－３次回火温度：３５０－６５０℃回火速度：１０↑［０］－１０↑［２］ ℃／秒保温时间：０．５－５．０小时。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：丁培道，石功奇，刘江龙，周守则，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]