激光强化技术提高模具使用寿命

 
4 硬化层残余应力和耐磨性能
在激光硬化处理过程中，金属材料表面组织结构的变化及表面相对于材料内部温差的产生和消失，必将产生残余应力。残余应力的大小和分布状况对模具的实用性能有很大影响，激光硬化产生的残余应力沿淬硬层深的分布情况如图5。由图5可见，激光相变硬化在模具表面产生较大的残余压应力，能有效地防止疲劳裂纹的产生，提高模具的疲劳寿命。
模具表面的耐磨性能与材料的显微结构、晶粒大小、硬度高低、表面状态等多种因素有关，而这些因素又受处理工艺参数的影响，因而激光强化的工艺参数直接影响模具的耐磨性能。图6 和图7为激光功率及扫描速度对35CrMn钢耐磨性能的影响。由图可见，在一定范围内，当扫描速度一定时，提高功率耐磨性有所增加；在功率一定时，扫描速度的提高也有助于提高耐磨性。图8为42CrMo材料经激光处理(P=1200W,v=55mm/s,D=3.5mm)后与常规处理之间的磨损对比，可见采用激光强化技术能大大提高材料的耐磨性能。
5 结论
通过对几种不同的模具材料所进行的激光强化处理，并与实际工作情况进行检查对比，表明采用激光强化技术能大幅度提高模具的使用寿命，而冷冲模的强化效果更为明显。如对T8A钢制造的冲头和Cr12Mo钢制造的凹模进行激光硬化处理，激光硬化层为0.15mm，硬度为1200HV，使用寿命明显增加，由冲压2.5万件提高到10万件，即寿命提高3～4倍。采用激光强化技术，其优越性在于：
(1)可根据模具的形状特点、使用要求在指定区域内进行，且对表面质量没有任何损伤。经激光处理后的模具，不需后续加工即可直接投入生产使用，从而降低了模具的制造成本。
(2)通过编制专用的激光强化处理软件，可实现激光处理工艺参数的计算机自动优化、处理过程的计算机仿真模拟和实时监控及激光处理后表面组织结构和性能的计算机预测，实现模具的复杂形状和人工智能化的表面处理。
(3)采用激光熔覆和合金化等技术，可在廉价金属材料表层得到任意成分的合金和相应的微观组织，从而获得良好的综合机械性能，改善和提高材料表面的耐磨、耐蚀和耐热性能。这些技术用于报废模具的修复和强化，具有较为广泛的市场前景
参考文献： 
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