一种热锻模表面复合强化方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种热锻模的表面强化方法。
【背景技术】
[0002]在机械制造行业金属零件锻造领域，各种热锻模具堪称锻造生产之母。由于各类热锻模具(指预锻、终锻、切边、整形、模具)总是在1250-90(TC左右的温度下，反复承受瞬时高温冲击、滑动摩擦、磨蚀，因而服役条件十分恶劣，在生产过程中模具局部工作部位不是磨损过快，导致被锻工件逐步增大超差，而模具失效必须拆下返修，便是早期出现热疲劳裂纹而失效，有的甚至由于设计、材料热处理工艺或操作不当而导致模具开裂报废。因此热锻模工作失效快，寿命较短，一直是锻造行业的一大问题，也是制造企业发展生产的一道难题。
[0003]多年来，国内外专业工作者为解决上述问题，不断提升热锻模具使用寿命，进行大量的科学研宄和广泛的生产实践，例如:不断研制热作模具专用新材料，加强工艺装备，提高模具设计和制造工艺水平，积极采用表面化学热处理，如渗铬、渗钒、渗氮、软氮化、渗硼，氮、碳、硼三元专渗，硫、氮共渗及表面气象沉积等强化方法，推动了模具制造行业的技术进步。尽管这些工艺技术措施具有不同程度的收效，但总体仍不是十分理想。因为这种渗层必然较浅，作用不很大，热锻模使用寿命，难以满足日益增长的生产产品量的需求。
[0004]近年来，国内外专业工作者又采用各种热锻模具局部表面喷涂各种合金层和电刷涂各种合金层的办法，力图显著延长其模具使用寿命。而这些工艺尽管在一些简单结构的热锻模具应用创造了历史最好水平，但在一些结构复杂的热锻模具上应用就不奏效。所表现的早期失效主要形式是涂层大块大块脱落，而对于一些简单结构热锻模要刷新纪录时，稍加厚喷涂层便出现大面积起皮、脱落，从而限制了这一新技术的广泛推广应用。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明提供了一种热锻模表面复合强化方法，能有效增加热锻模的强度，提升使用寿命。
[0006]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0007]一种热锻模表面复合强化方法，先在热锻模的表面形成表面层，然后设置一激光源，聚焦后将输出功率控制在2.5KW以上，光斑调至4-19_，对表面层以固定的速度进行扫描。
[0008]作为优选的实施方式，在热锻模的表面形成表面层的方法为:将钴基、镍基或碳化钨类多元素合金粉末喷涂在热锻模的表面，喷涂后合金粉末与热锻模反应产生第一次附着强化；激光扫描时合金粉末快速重恪后冷却，形成金属合金层。
[0009]作为另一优选的实施方式，在热锻模的表面形成表面层的方法为:在热锻模的表面通过化学热处理的方式进行渗金属，形成渗层。
[0010]本发明的有益效果是:本发明采用激光扫描的方式对热锻模表面进行表面强化，大大改善了热锻模局部表面的耐高温磨损、抗冲击腐蚀性能、抗热疲劳性，使热锻模具使用寿命显著提高。
【具体实施方式】
[0011]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0012]本发明用于对热锻模材料进行表面强化。经过本发明的方法进行局部表面强化后，热锻模能够有效降低磨损，并且避免早期开裂，确保热锻模具有更长的使用寿命。
[0013]实施例一
[0014]将钴基、镍基或碳化钨类多元素合金粉末喷涂在热锻模的表面，喷涂后合金粉末与热锻模反应产生第一次附着强化。设置一激光源，聚焦后将输出功率控制在2.5KW以上，光斑调至4-19_，对表面层以固定的速度进行扫描。激光扫描时合金粉末快速重熔后冷却，形成金属合金层。
[0015]激光所到之处，让合金粉末涂层迅速熔化(相当于局部表面经过一次快速冶炼)，涂层位置局部生成一连续“熔池”。由于工件本身的热传导，使熔池合金液迅速得到冷却并凝固，从而形成热锻模局部表面一新的金属合金层。此层面的性能和厚度，与原喷涂层的合金成份和厚度相关。由于钴基或镍基及碳化钨类多元素合金粉末经喷涂工艺在模具局部表面已产生第一次附着强化，且涂层均匀，再经激光束快速重熔复合强化后，其局部表层组织位错密度大幅度提高，晶粒组织超常规细化，从而大大改善了锻模局部表层的耐高温磨损、抗冲击腐蚀性能，抗热疲劳性，使热锻模具使用寿命显著提高。
[0016]实施例二
[0017]在热锻模的表面通过化学热处理的方式进行渗金属，形成渗层，设置一激光源，聚焦后将输出功率控制在2.5KW以上，光斑调至4-19_，对表面层以固定的速度进行扫描。例如对渗铬、渗钒、渗硼、硼氮共渗、氮、碳、硼共渗的模具渗层，对其模具工作面的局部位置进行激光束扫描复合强化，会取得其它化学热处理所达不到的强化效果。这是因为这些渗层一般都在〈0.3mm以下，起作用的硬度层〈0.25_，对热锻模作用就不是很大，但经激光复合强化之后，硬化层可达1mm，显著起作用后达0.8mm，表面仍存高硬度滲层组织，且是有很高的表面压应力，这是单纯表面化学热处理的强化效果所无法比拟的。
[0018]本发明的方法能够解决喷涂层的脱落问题，又可解决激光熔覆送料均匀性和某些气孔等问题，还可解决传统表面化学热处理硬化层浅的问题。其易于实现计算机控制，具有广泛的适用性，易于推广应用。
[0019]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种热锻模表面复合强化方法，其特征在于:先在热锻模的表面形成表面层，然后设置一激光源，聚焦后将输出功率控制在2.5KW以上，光斑调至4-19_，对表面层以固定的速度进行扫描。
2.根据权利要求1所述的一种热锻模表面复合强化方法，其特征在于:在热锻模的表面形成表面层的方法为:将钴基、镍基或碳化钨类多元素合金粉末喷涂在热锻模的表面，喷涂后合金粉末与热锻模反应产生第一次附着强化；激光扫描时合金粉末快速重熔后冷却，形成金属合金层。
3.根据权利要求1所述的一种热锻模表面复合强化方法，其特征在于:在热锻模的表面形成表面层的方法为:在热锻模的表面通过化学热处理的方式进行渗金属，形成渗层。
【专利摘要】本发明公开了一种热锻模表面复合强化方法，先在热锻模的表面形成表面层，然后设置一激光源，聚焦后将输出功率控制在2.5KW以上，光斑调至4-19mm，对表面层以固定的速度进行扫描。本发明采用激光扫描的方式对热锻模表面进行表面强化，大大改善了热锻模局部表面的耐高温磨损、抗冲击腐蚀性能、抗热疲劳性，使热锻模具使用寿命显著提高。
【IPC分类】C23C24-10
【公开号】CN104630768
【申请号】CN201510024067
【发明人】黄德发, 张松满, 韩良, 田金龙, 张建国
【申请人】芜湖三联锻造有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年1月16日