一种通过激光熔覆改变模具结构及性能的方法技术

本发明专利技术提供了一种通过激光熔覆改变模具结构及性能的方法，用于解决现有技术中使用激光熔覆改性模具的方法制备的改性层质量差、容易产生裂纹和气孔导致模具性能下降的技术问题，包括：骤一：准备镍基合金粉末和改性合金粉末；步骤二：在模具上加工出改性区域；步骤三：干燥镍基合金粉末和改性合金粉末；步骤四：熔覆过渡层；步骤五：熔覆改性层；步骤六：冷却；实施本发明专利技术的技术方案，使用镍基合金粉末熔覆过度层，提高熔覆层的延展性，并且可以避免改性层因浸润产生裂纹和气孔，可以提高模具改性层的性能；生产中清理过渡层表面，可以提高改性层的质量；熔覆完成后对改性层和过渡层进行检测，提高生产的可靠性。

A Method of Changing Die Structure and Performance by Laser Cladding

【技术实现步骤摘要】
一种通过激光熔覆改变模具结构及性能的方法
本专利技术涉及金属材料熔覆改性领域，特别涉及一种通过激光熔覆改变模具结构及性能的方法。
技术介绍
激光熔覆是一种利用高能激光束作用于预先涂覆在金属表面或采用同步送入的粉末上，使之快速加热并快速凝固形成良好冶金结合的方法。和传统的表面强化及修复技术相比，激光熔覆具有精度高，效率高，形成冶金结合强度高等优点，可以满足一些局部要求高强度高耐磨的特殊金属构件的要求。冲压模具、弯曲模具、拉丝模具等各类模具广泛应用于工业生产制造中，但模具使用过程中会不可避免得因持续工作发生磨损、变形、腐蚀而失效。失效的模具损坏处往往集中在模具特定的受力部位或处于特定环境的部位。现有技术中，在模具易损坏的部位使用改性合金材料进行激光熔覆，使用熔覆层代替模具部分区域，以增强模具的耐磨性、硬度或耐腐蚀性。此外，激光熔覆的方法也可以用于改变模具结构。但是直接使用改性合金材料熔覆在模具上进行改进，熔覆层与改性合金材料连接强度较弱，并且熔覆层容易因浸润产生裂纹和气孔，导致模具性能的下降。因此需要一种工艺可靠、高质量的激光融覆改变模具结构和性能的方法。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术中披露了一种通过激光熔覆改变模具结构及性能的方法，本专利技术的技术方案是这样实施的：一种通过激光熔覆改变模具结构及性能的方法，包括：步骤一：准备镍基合金粉末和改性合金粉末；步骤二：在模具上加工出改性区域；步骤三：干燥所述镍基合金粉末和所述改性合金粉末；步骤四：喷射所述镍基合金粉末至所述改性区域，以激光加热所述镍基合金粉末至其熔化并覆盖在所述改性区域表面上，形成过渡层；步骤五：喷射所述改性合金粉末至所述改性区域，以激光加热所述改性合金粉末至其熔化并覆盖在所述改性区域表面上；步骤六：对熔覆后的金属进行冷却至液态金属凝固形成改性层。优选地，所述镍基合金粉末包含以下元素及重量百分比含量：C0.02％-4％，Si1.5％-5.5％，Fe6％-10.3％，B1.3％-3.5％，余量为Ni。优选地，所述改性合金粉末包含以下元素及重量百分比含量：C0.74％-1％，Cr2.4％-4％，W5％-9.5％，Nb1％-1.6％，Ti0-0.6％，余量为Fe。优选地，步骤四中，所述过渡层的厚度为0.5-0.7mm。优选地，步骤四还包括，所述过渡层冷却后，对所述过渡层进行清洗和/或打磨。优选地，步骤三还包括加热所述镍基合金粉末和所述改性合金粉末至20-500℃，并在熔覆过程中保温。优选地，所述通过激光熔覆改变模具结构及性能的方法，还包括步骤七，打磨所述改性层至与模具原表面形状一致。优选地，所述通过激光熔覆改变模具结构及性能的方法，还包括步骤八，对所述改性层和所述过渡层进行缺陷检测。优选地，步骤二中，所述改性区域边缘设置倒角。优选地，步骤四和步骤五中，激光功率不低于1KW，扫描速度不高于5mm/s，输送所述镍基合金粉末和所述改性合金粉末的气流为氩气，流量在[3L/min,8L/min]。实施本专利技术的技术方案可解决现有技术中使用激光熔覆改性模具的方法制备的改性层质量差、容易产生裂纹和气孔导致模具性能下降的技术问题；实施本专利技术的技术方案，使用镍基合金粉末熔覆过度层，提高熔覆层的延展性，并且可以避免改性层因浸润产生裂纹和气孔，可以提高模具改性层的性能；生产中清理过渡层表面，可以提高改性层的质量；熔覆完成后对改性层和过渡层进行检测，提高生产的可靠性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的一种具体实施方式的方法流程示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。一种通过激光熔覆改变模具结构及性能的方法，如图1所示，包括：步骤一：准备镍基合金粉末和改性合金粉末；步骤二：在模具上加工出改性区域；步骤三：干燥镍基合金粉末和改性合金粉末；步骤四：喷射镍基合金粉末至改性区域，以激光加热镍基合金粉末至其熔化并覆盖在改性区域表面上，形成过渡层；步骤五：喷射改性合金粉末至改性区域，以激光加热改性合金粉末至其熔化并覆盖在改性区域表面上；步骤六：对熔覆后的金属进行冷却至液态金属凝固形成改性层。步骤一中，用户需要根据模具的类型、规格、用途等参数选择合适的改性粉末种类，使熔覆后的模具表面具有所需的硬度、耐磨性等特性。在该具体实施方式中，改性磨具为拉丝模具，改性区域的大小设置为宽度大于拉丝部位10mm，长度为100mm，深度大于1mm的。步骤二中，改性区域设置于模具容易发生磨损、氧化或腐蚀的部位，改性区域的形状可以根据模具的种类选择，设置为圆形、矩形等形状。改性区域的底部可以设置为平行于模具上表面的，用户在模具表面机加工出改性区域后，可以对改性区域的底部进行抛光，提高改性区域底部的平面度，利于熔覆过程中金属粉末熔化形成金属液体后均匀分散在改性区域表面形成厚度均一的熔覆层，提高熔覆质量。步骤三中，可以使用真空干燥箱对合金粉末进行干燥，可以适用含有热敏性成分合金粉末，提高方法的兼容性，也可以选用其他常用的合金粉末干燥方法。步骤四中，改性区域上先熔覆一层含镍的过渡层，连接改性层和模具，具有较好的自熔性和润湿性，可以提高熔覆层与模具的连接强度，并且避免改性合金粉末熔覆过程中发生的渗透裂纹，提高熔覆质量，用户可以根据改性合金粉末的成分选择合适的镍基合金粉末成分。步骤五中，用户可以从改性层的用途、模具的形状要求、成本等角度控制改性粉末的用量。用户可以根据模具的用途、所处环境、使用寿命等参数选择合适的改性合金粉末成分，可以选用含硅铝合金提高模具的耐磨性、选用镍铬合金提高模具的耐腐蚀性或其他具有类似或不同特性的合金粉末。在一种优选的实施方式中，镍基合金粉末包含以下元素及重量百分比含量：C0.02％-4％，Si1.5％-5.5％，Fe6％-10.3％，B1.3％-3.5％，余量为Ni。在一种优选的实施方式中，改性合金粉末包含以下元素及重量百分比含量：C0.74％-1％，Cr2.4％-4％，W5％-9.5％，Nb1％-1.6％，Ti0-0.6％，余量为Fe。在该具体实施方式中，镍基合金粉末包含的元素及重量百分比含量为：C0.2％，Si3.55％，Fe8％，B1.5％，Ni86.75％；改性合金粉末包含的元素及重量百分比含量为：C8％，Cr3.6％，W6.75％，Nb1％，Ti0.3％，Fe80.35％；使用此镍基合金粉末和改性合金粉末熔覆在改性区域上可以将拉丝模具表面的硬度从HRC55提高至HRC60，同时可以提高拉丝模具的耐磨性和使用寿命。在一种优选的实施方式中，如图1所示，步骤四中，过渡层的厚度为0.5-0.7mm。改性合金粉末熔覆过程中，为了提高激光熔覆的速度和质量，需要选用较高能量的激光，可能导致过渡层熔化使改性合金接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过激光熔覆改变模具结构及性能的方法，其特征在于，包括：步骤一：准备镍基合金粉末和改性合金粉末；步骤二：在模具上加工出改性区域；步骤三：干燥所述镍基合金粉末和所述改性合金粉末；步骤四：喷射所述镍基合金粉末至所述改性区域，以激光加热所述镍基合金粉末至其熔化并覆盖在所述改性区域表面上，形成过渡层；步骤五：喷射所述改性合金粉末至所述改性区域，以激光加热所述改性合金粉末至其熔化并覆盖在所述改性区域表面上；步骤六：对熔覆后的金属进行冷却至液态金属凝固形成改性层。

【技术特征摘要】
1.一种通过激光熔覆改变模具结构及性能的方法，其特征在于，包括：步骤一：准备镍基合金粉末和改性合金粉末；步骤二：在模具上加工出改性区域；步骤三：干燥所述镍基合金粉末和所述改性合金粉末；步骤四：喷射所述镍基合金粉末至所述改性区域，以激光加热所述镍基合金粉末至其熔化并覆盖在所述改性区域表面上，形成过渡层；步骤五：喷射所述改性合金粉末至所述改性区域，以激光加热所述改性合金粉末至其熔化并覆盖在所述改性区域表面上；步骤六：对熔覆后的金属进行冷却至液态金属凝固形成改性层。2.根据权利要求1所述的一种通过激光熔覆改变模具结构及性能的方法，其特征在于，所述镍基合金粉末包含以下元素及重量百分比含量：C0.02％-4％，Si1.5％-5.5％，Fe6％-10.3％，B1.3％-3.5％，余量为Ni。3.根据权利要求2所述的一种通过激光熔覆改变模具结构及性能的方法，其特征在于，所述改性合金粉末包含以下元素及重量百分比含量：C0.74％-1％，Cr2.4％-4％，W5％-9.5％，Nb1％-1.6％，Ti0-0.6％，余量为Fe。4.根据权利要求2所述的一种通过激光熔覆改变模具结构及性能的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓翔，徐翔，冯珂，周康杰，钱慧萍，周颉，
申请(专利权)人：上海乾岳投资管理有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31