专利名称：一种激光微区再制造梯度功能模具的方法
技术领域：
本发明涉及一种通过激光对金属材料表面进行处理的方法，特别涉及利用激光在金属表面合成梯度功能材料，属于激光加工领域。
背景技术：
模具是成型加工中重要的装备之一，主要用于汽车、家电、电子信息产业、集成电路等制造领域，品种多，形状复杂，制造材料多种多样，制造工艺复杂、生产周期长、成本高。 目前，我国制造的模具寿命仅为50 100万次，寿命低于国外的160 300万次，并且在使用过程中，一旦模具发生失效，只能停产怠工，为了延长模具使用寿命，节约资源，充分利用模具的毛坯而对其表面关键部位、易损部位进行修复，是模具使用单位常用的方法。传统的模具修复方法包括喷涂、堆焊、电刷镀等。这些方法的共同缺点是受焊丝、焊条的限制， 不能完整地恢复原有表面的性能，更不可能获得超出原有表面性能的新表面。中国专利01131777. 9公开了一种激光制备梯度功能材料的方法，但是，该方法只适于制备新工件，对于修复原有工件(如模具)，首先要清除表面污染层，包括氧化层，获得清洁的表面，其次要根据原有工件的材料性能和失效模式，设计修复、再制造微区的材料成分和粉末配比，形成并获得超出原有表面性能的梯度功能表层，第三，激光制备过程结束后，其表面通常比较粗糙，不能满足模具使用要求，应经过精磨工序。
发明内容
本发明提出一种激光微区再制造梯度功能模具的方法，其目的是为了克服大型模具、贵重模具因局部失效而导致的整体失效，有针对性地在模具易损部位或已损毁部位修复、再制造，获得高于原有表面性能的梯度功能表面。本发明的技术方案如下一种激光微区再制造梯度功能模具的方法，其特征在于该方法按以下步骤进行(1)对工件表面进行预处理，去除污染层，获得清洁、规则的待修复区域；(2)对待修复微区进行测绘，获得修复微区的三维图；(3)按照易损部位的失效方式，设计再制造的梯度功能表面所需要的多种金属粉末配比；(4)通过送粉器和同轴送粉喷嘴，精确控制各路送粉量，将多种粉末输送到激光汇聚点；(5)将模具置于工作台上，用功率密度为IO5 107W/cm2、脉冲宽度τ为 O-Is^ τ ^ 1. Os的激光束，按照步骤2获得的三维图逐点、逐层扫描待修复微区；(6)激光将多种金属粉末熔化，使其在被修复微区与模具基体形成冶金结合，并逐层堆积，形成梯度功能层面，完成修复再制造；(7)精磨修复再制造微区，获得所要求的模具尺寸精度。本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果利用高功率密度激光使金属粉末熔化，与模具基体形成冶金结合，结合力强，专门设计的粉末配比使所形成的区域满足与基体的物理相容性，从而在修复区与模具基体之间形成过渡层，在过渡层之上随着粉末配比的变化，修复区的成分逐渐变化，其力学性能和物理性能也逐渐变化，形成具有梯度功能的修复再制造区域，可阻断表面裂纹扩展的路径，延缓了模具表面长裂纹的形成时间， 从而延长了工件的使用寿命。同时，优化设计的梯度功能修复再制造区提高了材料的磨损性能。
权利要求
1. 一种激光微区再制造梯度功能模具的方法，其特征在于该方法按以下步骤进行(1)对工件表面进行预处理，获得清洁、规则的待修复微区；(2)对待修复微区进行测绘，获得修复微区的三维图；(3)按照易损部位的失效方式，设计再制造的梯度功能表面所需要的多种金属粉末配比；(4)通过送粉器和同轴送粉喷嘴，精确控制各路送粉量，将多种粉末输送到激光汇聚占.^ \\\ (5)将模具置于工作台上，用功率密度为IO5 107W/cm2、脉冲宽度τ为 O-Is^ τ ^ 1. Os的激光束，按照步骤2获得的三维图逐点、逐层扫描待修复微区；(6)激光将多种金属粉末熔化，使其在被修复微区与模具基体形成冶金结合，并逐层堆积，形成具有梯度功能的区域，完成修复再制造；(7)精磨修复再制造微区，获得所要求的模具尺寸精度。
全文摘要
本粉末发明提出一种激光微区再制造梯度功能模具的方法，其步骤为(1)对待修复微区进行预处理；(2)对待修复微区进行测绘，获得修复形状的三维图；(3)设计的多种金属粉末配比；(4)通过送粉器和同轴送粉喷嘴，精确控制各路送粉量，将多种粉末输送到激光汇聚点；(5)将模具置于工作台上，用功率密度为105～107W/cm2、脉冲宽度τ为0.1s≤τ≤1.0s的激光束，按照步骤2获得的三维图逐点、逐层扫描待修复微区；(6)激光将多种金属粉末熔化，并逐层堆积，形成具有梯度功能的修复再制造区；(7)精磨修复再制造微区，获得所要求的模具尺寸精度。
文档编号B22F7/08GK102248164SQ20111013365
公开日2011年11月23日 申请日期2011年5月23日 优先权日2011年5月23日
发明者丁刚, 丁家伟, 唐华平, 姚纪龙, 孙健, 李正阳, 耿德英 申请人:丹阳惠达模具材料科技有限公司