汽车冲压模具制造特点为工艺复杂、生产时间较长且加工成本高等等,冲压模具使用年限与其抗磨损能力和抗机械损伤能力有较大关联,因为在生产阶段通常都要进行多次冲压,进而增加损伤问题的出现。一旦出现这一问题,就需要进行修复,对修复质量提出了较高的要求,以往汽车冲压模具修复都是运用人工堆焊的方式,这种技术对烧焊工作人员的技术水平和专业能力要求加高,同时也不能有效控制烧焊厚度及均匀度,使修复质量难以得到保障。因此,可以将激光熔覆技术运用到汽车冲压模具修复中,科学运用就能够解决传统人工堆焊对模具修复带来的影响。
一、激光熔覆技术概述
激光熔覆技术是一种新研发的表面处理技术,技术原理主要就是将已经损坏的工件表面使用研磨工具进行打磨,完成以后在随之将金属粉末均匀放置到打磨之后的工件表面坑中,使用高密度激光束来熔覆合金材料[1]。涂层材料与基体材料表面能够生成冶金融合,能够运用到模具、齿轮、轴承、发动机及冶金等多方面,同时激光处理技术还包含了其他技术,例如激光淬火技术与激光强化技术等等,有效开发既可以提升汽车冲压模具修复中各类金属零件的使用年限,也有利于提升模具产品的整体质量,经济效果十分明显。另外,因为电镀硬铬对环境污染较大,并且耐磨度较低,激光熔覆技术可以说是取代电镀硬铬工艺的关键方式之一,这一技术的涂层厚度、耐磨性以及耐腐蚀性等优势都十分明显,是一种现代化先进技术。
二、分析激光熔覆工艺
汽车冲压模具领域运用激光熔覆技术的工艺流程如下:模具表面检验与确认修复方案---根据硬度要求科学选择涂料和加工参数---熔覆加工---处理之后模具表面修复及检验。不同工艺步骤和注意事项为以下几点:
其一为模具表面检验和确认修复方案。相关作业人员应认真检查模具是否存在裂纹或拉伤情况,并且确定应处理的位置,不同问题需要使用不同的维修方案,应根据实际情况来确定相应的维修方案,在这一基础上对需要处理的位置进行的打磨操作;其二模具表面清洗。可使用清洗液来进行清洗,有效清洗氧化皮、油渍、油脂以及油漆等等,这样的方式才可以强化表面熔覆的有效性;其三依照硬度要求来选择涂料与加工参数。维修方案与客户要求是功率选择,焦距、光斑以及涂料确定的关键参考;其四为熔覆加工。在确定设备型号的同时,均匀铺洒涂料,完成之后激光器就需要发挥出自身作用,即为发出激光束,借助内部镜片折射作用对表面进行加工,确保涂料层和革体材料表面高效融合;其五处理完成之后的模具应对其表面进行修复,工作人员应对熔覆表面进行抛光打磨,使模具之间的间隙和表面能够满足标准要求[2];其六则是交货前验收。待检测工作完成以后,检测确定模具硬度及表面粗糙做情况,如果没有满足标准要求就需要重新操作。
三、阐述激光熔覆技术在汽车冲压模具修复中的运用对策
(一)坡口处理
在汽车冲压模具修复中,锐棱尖角变钝并不会对出现较大的变形损坏,因此,坡口深度可在1---1.5mm之间,这时厚度也可以满足单层熔覆要求,单层熔覆较好掌握和控制。但需要注意的是,一旦深度>2mm,就应进行多层熔覆,确保坡口与以往交界为圆弧过度,以便保障熔覆道搭接并不会出现裂纹问题。
(二)激光熔覆
翼子板锐棱属于产品成形的关键,需要其硬度控制在50HRC左右。在过程中所使用的铁粉硬度标号需要满足操作标准要求,这样的方式才可以确保熔覆锐棱角硬度满足规范,最为重要的是应与被熔覆区域基本特征硬度结合,降低由于不同硬度材料融合造成的裂纹问题。
(三)激光熔覆过程的程序编制
针对于激光熔覆程序方式、熔覆边界选取、熔覆走刀方式及跨步参数来讲,这些技术问题使技术工作人员受到了较大困扰,能够选择的项目相对较多,因为缺少更多的修复实践来作为支撑,使困扰相对较大[3]。通过不断试验和探索得到以下几点经验:
1.熔覆程序方式选择
在多次试验之后,认为平缓区域程序可选择3轴,其不仅能够满足加工要求,并且机床使用也十分便捷。在R角与曲线变化相对较大的区域,可使用5轴摆角这一方式进行加工,这样就能够确保熔覆头垂直辐照与铁粉实现垂直喷洒,可以提升熔覆的有效性。另外,由于锐棱两侧有较高斜度,可使用5轴摆角来进行加工处理。
2.熔覆边界选取
在熔覆区域边界选择中,需要大于坡口边界,以免熔覆之后出现漏点问题。为进一步强化熔覆效果,且不会因为熔覆道塔街出现裂纹,针对于试验翼子板凸模锐楞熔覆通过多次试验得出的结论为:坡口边缘熔覆最外侧需要与边坡口边缘外部2---5mm处。
3.熔覆道加工
针对于走刀方式的选择来讲,选择种类较多,如任意角度行切模式,需要依照参考线偏置方式来选择单向走刀或往复走刀方式,同时也应依照工件实际情况来确定[4]。在试验翼子板凸模锐棱处时,可选择偏置策略往复走刀,主要因素为加工处伴有陡峭区,偏置加工并不会受到曲面曲率变化的影响,能够确保每一道跨步都相同,均匀性也会有所提升。另外,往复走刀不仅可以降低刀路轨迹掠过且不会影响工艺要求,并且也能够节约喷粉量,长此以往,就能够提升加工的有效性。
4.熔覆塔接率等参数设定
熔覆道之间间隔距离在程序编制中属于轨迹跨步,单道熔覆之后会随之生成凸包形熔覆层,其中间较厚、两侧较薄,跨步设定会对熔覆厚度有较大影响,一旦轨迹跨步较大就容易使熔覆道塔接位置厚度变薄。熔覆层与坡口表面光滑度的不同会影响到其激光热量吸收度,所以,激光参数主要是依照坡口表面情况设定的。另外,如果轨迹跨步较小,那么激光束就会在熔覆层中开展工作,进而增加熔覆层熔化程度,翼子板凸模锐棱熔覆中的锐棱是拉伸模的关键工作区,其对熔覆技术要求相对较高,需要经过坡口---熔覆---机加工---探伤---蹭光---压件等工序,这样最终呈现的效果较少,同时进一步满足使用要求。
激光熔覆技术在汽车冲压模具修复中有较高的应用需求,特别是关键成形区域,可以确保修复周期及效果,并且激光技术也是当前精尖技术的代表。从长远角度分析,激光熔覆技术的作用在汽车冲压模具修复中的运用具有一定优势和作用。
结束语:
结合全文,针对于激光熔覆技术在汽车冲压模具修复中的运用来讲,需要细致分析激光熔覆技术原理与工艺特点,然后举例思考其在汽车模具行业中的运用情况。这一技术在汽车模具中的运用相对较少,科学且合理运用就能够使激光处理技术深入挖掘,为模具表面处理开辟全新的路径。
参考文献:
[1]郭明凯,高琪峰.激光熔覆技术在汽车冲压模具修复上的应用[J].模具制造,2023,23(03):52-56.
[2]鄢忠方.激光熔覆技术在钻机耐磨导轨上的应用[J].煤矿机械,2022,43(12):159-160.
[3]丁紫阳,晋玉霞,康杰.激光熔覆技术在减速器轴表面再制造中的应用[J].应用激光,2022,42(09):38-42.
[4]许玲萍,刘希豪,邵东强等.汽车覆盖件冷冲压模具激光熔覆强化技术[J].锻压技术,2019,44(02):135-140.