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來源:網絡作者:金榮植  熱處理生態圈 《金屬加工(熱加工)》雜志瀏覽數:147 
文章附圖

模具的主要失效形式有表面磨損、秋霞高清电影在线观看伦理、变态人狗交、夫妻荤笑话大全表面剝落、表面裂紋等,大多數失效模具可應用合適的維修技術進行修復,使其恢復使用性能。目前模具的修復技術主要有熱噴涂、電刷鍍、堆焊、激光修復等技術。現已出現專業模具修補機器,對模具磨損部位進行無熱堆焊,可實現模具的耐磨性、耐熱性及耐蝕性等要求。

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由于模具制造工藝復雜、秋霞高清电影在线观看伦理、变态人狗交、夫妻荤笑话大全生產周期長、加工費用高,尤其是精密復雜模具或大型模具制造加工費高達數十萬元乃至數百萬元。一汽每年用于模具制造及維修的費用高達上千萬元。若是模具早期失效,將給企業造成重大的經濟損失。因此,應用各種修復技術修復失效的模具,使其恢復使用性能重新投入使用,可以達到延長模具使用壽命、降低成本、提高經濟效益的目的。


通常,模具修復的工藝過程如下:

(1)工藝過程:分析修復原因→制訂修復方案和方法→進行修復→試模和驗證。

(2)修復操作過程:對模具進行檢查→拆卸損壞部位→清洗零件→分析、核查、確定修復原因→配備及修整損壞零件→更換修配零件→裝配模具→試模和驗證。


一、熱噴涂技術與應用


模具特別是熱作模具,不僅在較高的溫度下工作,而且承受磨損、擠壓、沖擊及冷熱疲勞作用。在使用過程中容易損壞,導致使用壽命降低。當模具表面磨損或劃傷后,只要程度不嚴重,均可進行修復,從而延長模具使用壽命。秋霞高清电影在线观看伦理、变态人狗交、夫妻荤笑话大全熱噴涂修復技術主要有火焰噴涂、等離子噴涂和超音速噴涂等,將粉末狀或絲狀的金屬或非金屬材料加熱熔化或軟化形成熔滴,并以一定速度射向預處理過的基體表面,形成具有一定結合強度的金屬以及WC、TiN等化合物涂層修復模具。可恢復甚至提高模具的耐磨性以及耐蝕性等。

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1.火焰噴涂與應用

(1)火焰噴涂

火焰噴涂是利用燃氣(乙炔、丙烷、天然氣等)及助燃氣體(氧)混合燃燒作為熱源,噴涂材料則以一定的傳送方式進入火焰,加熱到熔融或軟化狀態,然后依靠氣體或火焰加速噴射到基體上。火焰噴涂根據噴涂材料的不同,秋霞高清电影在线观看伦理、变态人狗交、夫妻荤笑话大全又可分為絲材火焰噴涂和粉末火焰噴涂兩種。


火焰設備簡單、操作方便、成本低,但其噴涂層強度不高。熱影響區和變形較大,因此常用于低強度模具表面形狀修復,使模具使用壽命延長。


(2)應用

五菱汽車股份有限公司使用火焰噴涂NiCr60A修復汽車大梁成形模和陜西咸陽偏轉線圈集團公司采用火焰噴涂30Cr13修復進口繞制線圈模具秋霞高清电影在线观看伦理、变态人狗交、夫妻荤笑话大全,均取得了較好的效果。


2.等離子噴涂與應用

(1)等離子噴涂

等離子噴涂是以氮氣(N2)、惰性氣體如氬氣(Ar)等作為工作介質,在專用的噴槍內發生電離形成熱等離子,再將進入該等離子弧區的粉末狀涂層材料熔融、霧化,并高速噴送到被涂工件表面,形成涂層。

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等離子噴涂熱源能量密度較高,可用于模具表面改性處理,或用于微量磨損模具表面修復,但噴涂層與基材之間為機械結合,秋霞高清电影在线观看伦理、变态人狗交、夫妻荤笑话大全所以多用于非沖擊載荷條件下的模具表面改性及形狀修復,例如在熱作模具表面等離子噴涂鈷基合金,較傳統方法可延長兩倍壽命。


(2)應用

在工具鋼制作的高熔點金屬擠壓模具上等離子噴涂0.5~1.0mm的氧化鋁涂層,可將使用溫度從1320℃提高到1650℃,噴涂氧化鋯涂層,擠壓溫度可達2370℃,模具的使用壽命可延長5~10倍。


3.超音速噴涂與應用

(1)超音速噴涂

超音速噴涂獲得的噴涂層與基材之間結合強度高,因此可用于中等沖擊載荷作用下的模具表面改性及修復,且修復后模具不需要或減少機加工就可以使用。

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(2)應用

廣州有色金屬研究院采用超音速噴涂硬質合金工藝,使Cr12鋼拉延模修模頻率從500件/次提高到700件/次,模具壽命提高3~8倍。


該技術已被一汽集團公司成功用于拉延模重要工作面的表面改性,模具使用壽命明顯提高。


二、電刷鍍技術與應用


電刷鍍是在常溫和無槽條件下,在工件局部表面快速電化學沉積一種金屬或合金鍍層方法。秋霞高清电影在线观看伦理、变态人狗交、夫妻荤笑话大全電刷鍍具有設備簡單、工藝簡單、操作靈活、沉積速度快、鍍層粗糙度低、鍍層硬度與耐蝕性高等優點。采用電刷鍍方法,不僅可使模具壽命提高4倍左右,還可對磨損模具再修復處理,如模具型腔表面的局部劃傷、拉毛溝槽、銹斑磨損等缺陷的修復。修復后模具表面的耐磨性、硬度、粗糙度等都能夠達到原來的性能指標。同時,電刷鍍費用低,一般只占模具成本的0.5%~2%。


現代化的電刷鍍技術可以在不拆卸模具的前提下,完成對模具表面的修復,而且能夠保證修復后的工作面仍有足夠低的粗糙度。以CrWMn鋼型腔模局部拉毛溝槽的電刷鍍修復為例。


1.電刷鍍裝置

電刷鍍裝置如圖1所示。


2.電源

由主電路和控制電路組成。主電路輸出為單向220V,交流經過降壓和整流后,輸出100周脈動直流電源。輸出的電壓可以無極調節,通常為0~25V。控制電路通過所耗的電量,可以控制鍍層厚度。


3.電刷鍍溶液

(1)預處理溶液

其一,電凈液。用來消除金屬表面的油污。其配方如下:NaOHC.P.35~50g/LNa2CO3C.P.40~45g/LNa3PO4·12H2OC.P.140~180g/LNaClC.P.4.4~5g/L。該溶液pH=12~13


其二,活化液。有AB兩種活化液可分別使用。初次活化選用A活化液,使金屬的表面晶格完全顯露出來,其次使用B活化液,消除黑灰色碳化物,使基體呈銀白色。


A活化液配方:H2SO4C.P.80~85g/L,(NH42SO4110~120g/L。該溶液pH2


B活化液配方:Na3C6H5O7)·2H2OC.P.142~145g/LH3C6H5O7)(C.P.90~100g/LNiCL2·5H2OC.P.2~5g/L。該溶液pH4

式中  C.P.——表示化學純,Na3C6H5O7)·2H2O為檸檬酸鈉,H3C6H5O7)為檸檬酸。


2)金屬溶液

其一,特殊鎳溶液。該溶液能夠改善金屬基體的可鍍性,提高基體與工作層的結合強度,一般為1~3μm

其配方如下:NiSO4·6H2O380~400g/LNiCl2·5H2O 14~20g/LH3C6H5O730~70g/LHCl 20~40g/L。該溶液pH1


其二,快速鎳溶液。該溶液沉積金屬的速度快,模具修復后的硬度為52HRC左右,有良好的耐磨性和抗腐蝕性,與CrWMn鋼模具基體有良好的結合力。

其配方如下:NiSO4·6H2O 250~300g/LK3C6H5O780~130g/L,緩沖鹽A40~60g/L,緩沖鹽B 20~30g/L,添加劑0.1g/L。該溶液pH7~8


4.操作工藝

操作流程如下:表面預處理(鉗工修復模具的溝槽表面,利于鍍筆接觸凹槽部位;修復部位修形后,用紗布打磨,粗糙度在6.3μm以下;測量出要修復的金屬厚度,并用絕緣漆或滌綸膠帶保護非修復區)→電凈(模具接負極,鍍筆接正極,秋霞高清电影在线观看伦理、变态人狗交、夫妻荤笑话大全用電凈液去除修復表面的油污,電壓10~20V,時間10~30s)→自來水沖洗→活化(使用A活化液,電壓6~12V,時間5~30s,表面呈黑灰色)→自來水沖洗→活化(使用B活化液,電壓15~25V,時間5~30s,表面呈銀白色)→打底層(選用特殊鎳溶液,電壓8~12V,相對擦拭速度15mm/min左右,鍍層厚1~3μm)→自來水沖洗→鍍工作層(選用快速鎳溶液,電壓8~15V,相對擦拭速度15mm/min左右)→自來水沖洗→鉗工修正(達到所需的形狀和尺寸)。


三、激光熔覆修復技術與應用


激光熔覆是利用高能的激光束在金屬表面輻照,使涂覆材料熔化,與基體結合并迅速凝固,在基材表面形成一層具有特殊物理、化學或力學性能的材料。激光熔覆技術現在不僅可對成形模具進行表面修復,也可對已加工成形的模具進行表面改性。激光熔覆特點為:

①激光加熱和冷卻快,熔覆層組織細小且結構細密;

②激光束的能量密度高,激光熔覆對基材的熱影響小,變形小,不破壞基體的力學性能;

③可有效對局部區域進行改性或修補裂痕、崩角及磨損的密封邊;

④激光束的功率、位置和形狀等能夠精確控制,易實現選區甚至微區熔覆精密修復,用極小的成本在模具的不同部位實現不同的力學性能;

⑤對基體材料的要求低,幾乎絕大多數的材料上都可以應用此項技術;

⑥可實現較大面積和較深厚度的修復。


1.常用熔覆材料

目前激光熔覆常采用的材料主要有自熔性合金材料、碳化物彌散或復合材料等。


2.激光器的選擇

目前使用較多且效果較理想的是CO2激光器,這種激光器功率大,能量分布均勻,特別適用于大面積熔覆。


3.激光熔覆的工藝流程

激光熔覆按熔覆材料的供給方式大致可分為兩大類,即預置式激光熔覆和同步式激光熔覆。預置式激光熔覆是將熔覆材料預先置于基材表面的熔覆部位,然后采用激光束輻照掃描熔化;同步式激光熔覆則是將熔覆材料置于直接送入激光束中,使供料和熔覆同步完成,熔覆材料以粉、絲、板的形式加入,其中以粉末的形式最為常用且相對技術成熟。


(1)預置式激光熔覆的主要工藝流程:基材熔覆部位預處理→預置→熔覆處理→預熱→激光熔化→后熱處理。


(2)同步式激光熔覆主要工藝流程:基材熔覆部位預處理→送料→激光熔化→后熱處理。


4.應用

大眾桑塔納汽車行李箱橫梁拉深凹模表面激光修復。修復部位:模具兩端圓弧角;基體材料:球墨鑄鐵;修復后的性能要求:耐磨,硬度50~55HRC;修復厚度3mm左右。以5CrMnMo鋼模具的激光修復為例。


(1)激光修復系統

激光修復技術是集高功率激光、計算機、數控機床、CAD/CAM、先進材料、數控技術等多科學的應用技術。激光修復過程如圖2所示。


其一,同軸送粉裝置。送粉裝置由送粉器和同軸送粉嘴組成。在送粉器的粉斗下部,由于平衡氣壓的作用形成氣固兩相流化,并從導管開孔,隨載氣輸送粉末。送粉量由輸送氣體的壓力調節,拓寬了送粉范圍,實現從5g/min~150g/min均勻連續可調送粉,送粉精度高達±5%。


其二,模具修復過程的控制。采用紅外測溫技術來檢測激光加工區域的溫度場,結合溫度場標定結果推導出實際的溫度場信息,來控制激光器功率輸出值以及CNC機床的運動速度,以保持熔池溫度穩定,避免模具由于過熱或溫度不均產生裂紋、氣孔等缺陷。采用比色測溫儀進行測溫,其光路系統選用單臺相機,切換不同濾色片的單通道圖像記錄方式。濾光片及其控制保證兩個濾光片交替置于數字相機圖像記錄光路中,移動響應時間<10ms,由計算機控制的高精度步進電機實現準確定位。


2)激光修復模具工藝參數

激光修復工藝參數主要有激光功率P、掃描速度Vs、送粉量Vf、熔池溫度等。激光修復過程中,需要控制熔化材料的熔點(取基體、粉末材料兩者最高熔點)Tm+(50~100。參考溫度場計算,理論上P取值為1~2kWVs2~4mm/s可滿足要求。至于熔覆層表面不平度,可通過調節送粉量實現其最小化。


3)激光修復設備

采用橫流連續波5kW—CO2激光器,光速模式為多模,光斑直徑為4mm,基體材料(模具)為5CrMnMo鋼。由于Ni合金粉流動性好,與基體相結合后表面光潔,價格適中,故選用了Ni60鎳基合金粉末材料,其化學成分如附表所示。選定激光功率P1.5kWVs3.2mm/sVf310mg/s

Ni60鎳基合金化學成分(質量分數,%及性能表

Ni

Cr

B

Si

Fe

C


粒度/mm

熔點/℃

硬度HV

余量

16.00

3.80

4.20

5.00

0.84

0.043~0.104

1120

226~289

4)工藝

在激光修復模具過程中,在工藝參數P1.5kWVs3.2mm/sVf310mg/s,熔覆層厚度1~2mm,可以得到較理想的表面質量。為防止模具表面出現裂紋,可以對模具進行200℃×2h的預熱處理。在修復過程中可以使用氬氣側吹保護激光熔覆部位。實際用于模具修復需要借助激光修復系統的控制部位,不斷調節送粉量Vf,克服熔覆層表面的凸凹不平。

(5)檢驗結果

經檢驗激光熔覆層組織,在相當寬的范圍內可獲得組織均勻、細小致密和性能優異的修復層。通過優化工藝參數、基體預熱的方法可以提高模具修復質量。


文章未完,明日待續。。。

來源:網絡 《金屬加工(熱加工)》雜志


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