一种汽车冲压模具镶块及其激光强化制造方法技术

本发明专利技术提供了一种汽车冲压模具镶块及其激光强化制造方法，属于模具镶块制备技术领域。其步骤如下：对模具镶块进行回火调质处理；配制熔覆层合金粉末，其组成为C，Si，Cr，Ni，Mo，Mn，Co，V，B，其余为Fe；将模具镶块置于工作台上进行装夹定位，利用合金粉末对模具镶块的外表面进行激光熔覆；将覆有强化层的模具镶块进行机械加工处理，即可。本发明专利技术的汽车冲压模具镶块激光强化制造方法，以普通锻钢或者已失效模具作为基料，采用最新的激光熔覆制造工艺，避免了由于热输入过大对模具镶块造成的变形，大大提高了精度，同时降低了生产成本和材料的浪费，且操作简单，方便灵活，在汽车冲压模具镶块领域，具有极大的推广应用价值。具有极大的推广应用价值。具有极大的推广应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种汽车冲压模具镶块及其激光强化制造方法


[0001]本专利技术属于模具镶块制备
，具体涉及一种汽车冲压模具镶块及其激光强化制造方法。

技术介绍

[0002]高强度钢板现广泛应用于汽车车身，通过汽车车身冲压模具冲压得到不同车身形状。因此，汽车冲压模具的镶块要求高硬度、高耐磨性等综合力学性能，传统的冲压模具镶块材料多采用硬质合金，制造成本较高，然而在使用过程中，长期承受交替应力和磨力磨损，使得模具镶块使用寿命有限。传统方法制造的模具镶块产生裂纹或磨损失效后，多采用传统堆焊的方法进行表面修复，但是堆焊修复的方法较为粗放，精度低且材料浪费大，同时，热输入过大易造成模具镶块产生变形。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种汽车冲压模具镶块及其激光强化制造方法。
[0004]经研究，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]1、一种汽车冲压模具镶块激光强化制造方法，包括以下步骤：
[0006]对模具镶块进行预处理：通过机械加工去除模具镶块表面1～2mm厚度的表面层，然后在500～600℃条件下，进行回火调质处理；
[0007]配制熔覆层合金粉末，所述合金粉末按重量百分比计，由以下成分组成：C:0.15％～0.17％；Si:≤0.04％；Cr:17～19％；Ni:0.27％；Mo:0.3％；Mn:≤0.2％；Co:≤0.12％；V:≤0.08％；B:≤0.27％，其余为Fe；
[0008]将模具镶块置于激光熔覆设备工作台上进行装夹定位，同轴输送合金粉末，利用合金粉末对模具镶块的外表面进行重复激光熔覆，制成厚度为1.5～2mm的熔覆强化层；
[0009]将熔覆有强化层的模具镶块进行机械加工处理，即可。其中，采用高温对模具镶块进行回火调质处理，调质后，模具镶块的硬度为22～34HRC，同时提升了综合机械性能。
[0010]其中，将模具镶块置于激光熔覆设备工作台上进行装夹定位为将模具镶块熔覆面平行于水平面放置于机器人工作范围内的工作台上，激光熔覆是非接触加工，无需其他夹具装夹定位，通过三点定位的方式，在模具镶块上选取三个点，通过机器人测得三个点相对机器人的实际位置，然后将测得的实际位置输入到离线编程编程软件，使软件中的模具镶块位置与实际位置完全一致。
[0011]优选的，所述模具镶块为废旧模具镶块，或采用普通锻钢作为模具镶块基体材料，通过机械加工制成模具镶块。
[0012]优选的，所述合金粉末按重量百分比计，由以下成分组成：C:0.16％；Si:0.01％；Cr:18％；Ni:0.27％；Mo:0.3％；Mn:0.1％；Co:0.02％；V:0.03％；B:0.18％，其余为Fe。
[0013]优选的，所述合金粉末为球状颗粒，粒径为50～150μm。通过实验研究发现，粉末颗
粒越小，流动性越好，但颗粒太小的粉末相互之间容易团聚，粉末之间的摩擦力与粉末自身重力之间的比值相对较大，因此粉末颗粒过小，流动性反而变差。另外，粉末粒径过小，熔覆层易产生裂纹，而过大，熔覆层易产生孔隙。因此，通过实验分析得知，粉末粒径在50～100μm之间，熔覆层效果最好。
[0014]优选的，所述激光熔覆的条件为，保护气流量为10-15L/min，送粉器转速为1.5r/min，激光功率为1300W，扫描速度为15mm/min。
[0015]优选的，所述保护气为氮气。氮气的纯度为99.99％。
[0016]2、上述制造方法制得的汽车冲压模具镶块。
[0017]本专利技术的有益效果在于：
[0018]1)本专利技术的汽车冲压模具镶块激光强化制造方法，采用的合金粉末中，添加适当的Cr、Ni、Mo、Co，不仅可大大增加熔覆层的强度，同时熔覆层的耐磨性能显著提升；通过控制C、Si、Mo、V、Mn和Fe之间的成分配比，使熔覆层与基材形成冶金结合，晶粒组织细小且致密，熔覆层强度、耐磨性高，提高了模具镶块的综合性能，从而降低了模具镶块的制造和修复成本，同时能够大幅延长模具的使用寿命；
[0019]2)本专利技术的汽车冲压模具镶块激光强化制造方法，将具有高强度耐磨性和高耐腐蚀性能的合金粉末，通过激光熔覆工艺，熔融沉积在模具镶块的外环表面，使得在外环表面的工作面上形成一层冶金结合的特殊功能层，该功能层能够极大地提高模具镶块的使用寿命，减小模具镶块在工作过程中，由于长期承受交替应力和磨力形成的磨损；
[0020]3)本专利技术的汽车冲压模具镶块激光强化制造方法，以普通锻钢或者已失效模具作为基体材料，然后采用最新的激光熔覆制造工艺，避免了由于热输入过大对模具镶块造成的变形，大大提高了精度，同时降低了生产成本和材料的浪费，且操作简单，方便灵活，在汽车冲压模具镶块领域，具有极大的推广应用价值。
附图说明
[0021]图1为本专利技术方法中激光熔覆装置的结构示意图；
[0022]图2为本专利技术方法中的机器人自动规划的路线图；
[0023]图3为本专利技术方法制得的汽车冲压模具镶块的结构示意图；
[0024]图4为本专利技术方法制得的汽车冲压模具镶块的着色探伤检测结果图；
[0025]图5为本专利技术方法制得的汽车冲压模具镶块的金相结构图。
具体实施方式
[0026]下面结合本专利技术实施例，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做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。
[0027]实施例1
[0028]一种汽车冲压模具镶块激光强化制造方法，包括以下步骤：
[0029]1)采用普通45#锻钢作为镶块基体材料，在基材上机械加工出最终工作尺寸的模具镶块，并将模具镶块工作表面加工至最终工作尺寸下1mm，即通过机械加工去除模具镶块
表面1mm厚度的表面层，然后在550℃条件下，进行回火调质处理；
[0030]2)配制高强度、耐磨的合金粉末，所述合金粉末按重量百分比计，由以下成分组成：C:0.16％；Si:0.01％；Cr:18％；Ni:0.27％；Mo:0.3％；Mn:0.1％；Co:0.02％；V:0.03％；B:0.18％，其余为Fe；其中，合金粉末为球状颗粒，粒径为50～150μm，合金粉末在真空干燥箱中80℃条件下保温6小时后，加入送粉桶里准备激光熔覆，充分干燥后的粉末可以避免在激光熔覆强化层中气孔，也可以防止熔覆强化层出现氢脆现象；
[0031]3)如图1所示，将模具镶块置于激光熔覆设备工作台上进行装夹定位，通过激光熔覆离线编程软件进行机器人路径自动规划，路径规划为平行直线S型来回，具体路径如图2所示，然后软件导出机器人控制程序到机器人控制器，同轴输送合金粉末，设置激光熔覆工艺参数为：保护气流量12-13L/min，送粉器转速1.5r/min，激光功率1300W，扫描速度15mm/min，然后利用合金粉末对模具镶块的外表面进行重本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种汽车冲压模具镶块激光强化制造方法，其特征在于，包括以下步骤：对模具镶块进行预处理：通过机械加工去除模具镶块表面1～2mm厚度的表面层，然后在500～600℃条件下，进行回火调质处理；配制熔覆层合金粉末，所述合金粉末按重量百分比计，由以下成分组成：C:0.15％～0.17％；Si:≤0.04％；Cr:17～19％；Ni:0.27％；Mo:0.3％；Mn:≤0.2％；Co:≤0.12％；V:≤0.08％；B:≤0.27％，其余为Fe；将模具镶块置于激光熔覆设备工作台上进行装夹定位，同轴输送合金粉末，利用合金粉末对模具镶块的外表面进行重复激光熔覆，制成厚度为1.5～2mm的熔覆强化层；将熔覆有强化层的模具镶块进行机械加工处理，即可。2.根据权利要求1所述汽车冲压模具镶块激光强化制造方法，其特征在于，所述模具镶块为废旧模具镶块，或采用普通锻钢作为模具镶块基体材料，通过机械加...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐定超，段虎明，刘从庆，
申请(专利权)人：重庆机电增材制造有限公司，
类型：发明
国别省市：