模具激光熔覆修复技术优化

1. 激光熔覆技术原理

激光熔覆是以激光为热源，用不同的添料方式在被熔覆的基体上放置所需要的涂层材料，经过激光照射，使涂层材料与基体表面薄层同时熔化形成熔覆层的技术。主要有CO2 气体激光器、Nd： YAG 固体激光器、光纤激光器等。激光焊接是一种现代焊接方法，其特点是热影响区小、焊接质量比传统焊接方法高、被焊接工件变形极小、焊接深度/宽度比高。激光焊接还具有不受磁场的影响、不局限于导电材料、不需要真空的工作条件，并且焊接过程中不产生X 射线等优点。可以用于很多材料的焊接，如碳钢、低合金高强度钢、不锈钢、铝合金和钛合金等。

2. 激光熔覆工艺过程

激光熔覆的工艺步骤及过程要点如下：

（1）清洁工件 基体表面粗化处理前，根据要求，采用溶剂清洗、脱脂、机械方式或加热，除去喷涂表面上所有污物。

（2）熔覆材料选择 根据对涂层的功能尺寸要求，选定激光熔覆层材料，确定合适的粒度及粒度分布。

（3）工装 根据基体的形状和尺寸，选用夹具、机械转台及移动装置。

（4）调节送粉装置 将粉末装入送粉器粉斗或喷斗中，保证送粉装置正常工作。

（5）编写激光熔覆程序 根据工件激光熔覆面积，编写数控程序，并试运行。

（6）激光熔覆 根据基体的热敏性、涂层特性及厚度，选择适当的激光熔覆工艺参数进行激光熔覆修复加工。

（7）后处理 如需要，可进行磨削加工，加工到客户的尺寸精度要求。(https://www.xing528.com)

根据需要，还应检验熔覆层质量，每道工序都必须严格按操作规程进行，检验合格后才能进入下一道工序。

3. 模具激光熔覆修复技术特点

相对于传统模具表面修复技术，激光熔覆有很多优点，但目前也存在一些难以控制和解决的问题，主要如下：

①可准确定位光束，可修复模具上难以接近的窄缝、孔腔、盲孔、较小的台面等部位区域。

②可在模具的特殊要求区域得到具有特殊性能的修复层，不但能修复模具表面，还可对模具表面强化。

③加热和冷却速度快（104～106℃/s），产生的畸变较小，涂层稀释率低（2%～8%），热影响区小，可选区熔覆，层深和层宽可通过调整激光熔覆工艺参数精密控制，后续加工量小。

④修复层与基体结合强度高，获得的修复层组织均匀、结构致密，无开裂、气孔、夹杂等缺陷，性能优良、外观平整。使用时无脱落，特别适合小型、复杂、长、薄、精密模具的修复，如塑料产品、电子元器件等复杂型腔模的修复，修复后模具的二次寿命大幅提高。

⑤熔覆层的质量不稳定。激光熔覆过程中，加热和冷却的速度极快，最高速度可达1 012℃/s。熔覆层和基体材料的温度梯度和热膨胀系数的差异，可能在熔覆层中产生多种缺陷，如气孔、裂纹、变形和表面不平整等。

⑥激光熔覆层的开裂敏感性，在一定程度上阻碍了该技术的工程应用及产业化进程。

⑦激光熔覆过程的检测和实施自动化控制方面，还存在诸多亟待解决的问题。