[发明专利]采用激光同轴同步送粉法熔覆模具修复工艺

摘要

本发明公开了一种采用激光同轴同步送粉法熔覆模具修复工艺。本发明通过导入模具修复区的模型数据，利用计算机编程规划修复路径，采用激光熔覆同轴同步送粉熔覆的方式可对模具进行精确的修复，可实现自动化生产且修复后可直接上线使用，修复品可达到新品性能的80％大大缩短了修复周期和降低了维护成本；采用激光同轴同步送粉法熔覆模具修复工艺，激光本身能量稳定，对基材热影响区较小又是清洁加工环保，而且熔覆修复层组织细密，微观缺陷少零件修复后不会产生变形，解决了许多常规方法无法加工和很难加工的问题，可对工件的实现快速修复易实现自动化极大地提高了生产效率和加工质量。

主权项

1.采用激光同轴同步送粉法熔覆模具修复工艺，其特征在于，包括如下步骤：(a)对已失效的模具损坏情况进行评估，确定失效模具待修复区域；(b)对待修复区域表面进行处理，采用机械加工的方式去除表面存在的氧化皮及疲劳层；(c)对待修复区域进行第一次探伤，采用磁粉探伤和超声波无损探伤仪对待修复区域表面分别进行表面和内部探伤，若探伤结果显示无裂纹缺陷则进入下一步骤(d)否则重新执行步骤(a)；(d)对待修复区域进行实体扫描或对待修复区域通过测量软件绘制建立三维模型；(e)根据待修复区域三维模型进行激光熔覆过程的扫描路径规划，并进行实际熔覆扫描路径模拟；(f)对修复区域进行清洁，确保型腔表面清洁干燥；对熔覆修复所用铁基自熔性合金粉末进行干燥处理；待修模具工位固定后进行预热温度为400±20℃，达到400℃以上即可进行修复工作即执行下一步骤(g)；(g)执行步骤(e)中已规划的熔覆修复扫描路径程序，以铁基自熔性合金粉末作为熔覆粉末，采用激光同轴同步送粉法对待修复区的型腔表面进行熔覆，其中激光加工参数为：激光功率为2100～2500W，激光光斑大小为3～5mm，送粉量为15～25g/min，激光扫描速度为10～12mm/s，粉末输送方式为气载式输送，载气量为6.0～9.0L/min，熔池保护气的气流量为10L/min，粉末汇聚点与光斑重合距加工头高度为30mm，多道搭接率为30～40％；其中，执行程序通过机器人和变位机的联动操作，使激光熔覆加工头始终保持垂直于模具型腔面，加工头相对于基准面最小偏转角度不小于45°，当裂纹缺陷深度d满足1.2<d≤3.2mm时，采用激光同轴同步送粉法对待修复区的型腔表面进行双层熔覆，双层熔覆的厚度为4mm，熔覆第一层结束后对修复过的模具加热至400℃后熔覆第二层，双层熔覆结束后将模具加热至400℃保温缓冷至室温；并且，双层熔覆时，第二次使用的合金粉末组分及重量百分比含量为C:1.98％，Cr:47.4％，Ni:7.79％，Mn:0.91％，Si:1.15％，B:2.1％，Mo:1.5％，W:1.84％，V:0.60％，其余为Fe；第一层使用的合金粉末组分及重量百分比含量为C:1.80％，Cr:46.1％，Ni:10.36％，Mn:0.90％，Si:1.13％，B:1.8％，Mo:1.3％，W:1.54％，V:0.30％，其余为Fe；(h)修熔覆复结束后，将修复后模具放入保温箱内，让其缓冷至室温；(i)对修复后模具表面进行机加处理达到图纸要求的尺寸及粗糙度；(j)对机加处理后的模具型腔进行第二次探伤，采用磁粉探伤和超声波无损探伤仪对机加处理后的待修复区域分别进行表面和内部探伤，若探伤结果显示无裂纹缺陷则为合格品，否则重新返回执行步骤(a)。