激光熔覆技術(shù)的介紹及其在模具再制造中的應(yīng)用

　　激光熔覆技術(shù)是一項新興的表面改型技術(shù)。具有較低稀釋率、熱影響區(qū)小、與基面形成冶金結(jié)合、熔覆件扭曲變形比較小、過程易于實現(xiàn)自動化等優(yōu)點。激光熔覆技術(shù)應(yīng)用到模具表面處理上，可以極大提高零件表面的硬度、耐磨性、耐腐蝕、耐疲勞等機械性能，極大提高材料的使用壽命。同時，還可以用于修復(fù)模具，大量節(jié)約加工成本。

　　激光熔覆

　　激光熔覆興起于20世紀(jì)80年代，是一種先進的激光表面改性技術(shù)。它通過預(yù)置或同步方式在基材表面添加具有特定功能的熔覆材料，利用高能量密度（104~106W/cm2）的激光束照射熔覆材料，使之與基材表面薄層一起熔凝成為冶金結(jié)合的添料熔覆層，顯著改善基體材料表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化和抗疲勞等性能。

　　與堆焊、噴涂、電鍍和氣相沉積相比，激光熔覆具有下列優(yōu)點：

　　1）熔覆熱影響區(qū)小，工件變形小，熔覆成品率高。

　　2）熔覆層稀釋率低，基材的熔化量小， 對熔覆層的沖淡率較低。

　　3）層晶粒細小，組織結(jié)構(gòu)致密，故其物理和化學(xué)特性比較好（如硬度一般相對比較高，耐磨損、耐腐蝕等性能也比較好）。

　　4）涂層與基體結(jié)合好，熔覆質(zhì)量穩(wěn)定。

　　5）適合熔覆材料多、粒度及含量變化大。

　　6）激光熔覆過程易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。

　　激光熔覆的材料

　　目前，利用激光熔覆技術(shù)可以制備鐵基、鎳基、鈷基、鋁基、鈦基、鎂基等金屬基復(fù)合材料。從功能上分類：可以制備單一或同時兼?zhèn)涠喾N功能的涂層如：耐磨損、耐腐蝕、耐高溫等以及特殊的功能性涂層。從構(gòu)成涂層的材料體系看，從二元合金體系發(fā)展到多元體系。多元體系的合金成分設(shè)計以及多功能性是今后激光熔覆制備新材料的重要發(fā)展方向。

　　激光熔覆工藝流程

　　同步送粉式激光熔覆的主要工藝流程為： 基材表面預(yù)處理——送料激光熔化—— 后處理，如下圖示：

　　激光熔覆在模具再制造中的應(yīng)用

　　利用激光熔覆技術(shù)可以在低成本的金屬基體上制成高性能的表面，從而能夠代替大量的高級合金，以節(jié)約貴重、稀有的金屬材料，提高基材的性能，降低能源消耗，非常適于局部易受磨損、沖擊、腐蝕及氧化的模具再制造中，具有廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。

　　隨著國內(nèi)汽車市場的快速增長， 競爭也越加激烈，新車型的平均壽命由之前的5~6年縮短至2~3年。這對汽車模具的制造提出了前所未有的挑戰(zhàn)和機遇。整套汽車模具的開發(fā)周期一般在1年左右，費用高昂。但通常新款車型只是在上一款同系列車型的基礎(chǔ)上進行局部少量更改。因此利用激光熔覆技術(shù)對原有汽車模具進行局部熔覆處理，就可把舊模具再制造為新車型的模具，從而大大縮短新車型模具的開發(fā)時間，并節(jié)省大量開發(fā)成本， 產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟效益。