CN113832459B - 一种合金钢冲头玻璃模具激光熔覆镍基碳化钨合金粉工艺 - Google Patents
一种合金钢冲头玻璃模具激光熔覆镍基碳化钨合金粉工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种合金钢冲头玻璃模具激光熔覆镍基碳化钨合金粉工艺；包括以下步骤：A）对冲头毛坯进行机加工车削，获得熔覆前工件；B）激光熔覆前道处理：清洁冲头表面油污及粉尘；C）编程轨迹程序；D）激光熔覆：设定好工艺参数，沿着程序轨迹进行激光熔覆；其解决了冲头激光熔覆镍基碳化钨容易产生裂纹、气孔以及熔覆后机加工抛光有螺纹条的问题，可替代传统亚音速手工火焰喷焊及超音速喷涂效率低、用粉量大、合格率低、结合强度不高的问题，免去了手工喷焊的预热、保温、退火等工序，大大节约粉末用量，显著提高生产效率，明显提升产品质量合格率，大大节约了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃模具加工制造领域，具体涉及一种合金钢冲头玻璃模具激光熔覆镍基碳化钨合金粉工艺，适用于玻璃模具中合金钢冲头的强化加工制造。
背景技术
在玻璃制品制造过程中，熔融的玻璃水温度高达1100℃以上，玻璃模具长期接触高温玻璃水，需要耐高温、抗氧化性能好。小口压吹法制造玻璃制品过程中，其所用的冲头一般向上运动，在初模和口模内压制玻璃液，其作用是使得玻璃液形成瓶口和初坯，冲头的冷却由压缩空气通过冷却器、空气循环流动而冷却，由于冲头长期上下运动，与高温玻璃水长期接触，温度高，同时与口模形成摩擦，因此需要提高其耐高温、耐磨、抗氧化和抗热疲劳等性能。
目前主要用到工艺手段为亚音速人工火焰喷涂、超音速火焰喷涂，其主要缺点是，喷涂层与冲头母材不是冶金结合，长期在高温玻璃水工作中，会导致涂层剥落而报废。而这两种工艺同时需要预热、保温、退火等工序，否则会出现裂纹及气孔，导致成品率低；喷涂过程中粉末利用率极低，造成了很高的生产成本。
由于激光熔覆熔覆涂层与母材之间为冶金结合，大大增强了产品使用寿命。同时由于激光熔覆具有粉末利用率高（＞90%）的特点，可大大节约粉末用量。但是常规的激光熔覆，由于每道熔覆层之间存在搭接的特点，冲头经激光熔覆后，两道熔覆层的搭接处形成了螺纹痕迹，其搭接位置的硬度与未搭接的位置不一致，因此将导致冲头在高温玻璃水中的磨损量不均匀，凹凸不平，冲头将带出玻璃水，导致玻璃制品残次品率增加；同时由于普通熔覆光斑大，热出入量大，导致容易导致裂纹和气孔。
发明内容
针对传统冲头玻璃模具的表面强化手段和方法存在的问题，本发明提供了一种合金钢冲头玻璃模具激光熔覆镍基碳化钨合金粉工艺，可以提高粉末利用率，提升产品合格率，降低生产成本，提升产品质量和寿命。
一种合金钢冲头玻璃模具激光熔覆镍基碳化钨合金粉工艺，包括以下步骤：
A）按冲头熔覆前冲头的尺寸要求，对冲头毛坯进行机加工处理，获得熔覆前工件；
B）激光熔覆前道处理：清洁冲头表面油污及粉尘；
C）编程轨迹程序，生成熔覆运动轨迹程序；
D）激光熔覆：选择合适的镍基碳化钨合金粉，设定好工艺参数，沿着程序轨迹进行激光熔覆。
本发明的进一步改进在于：所述步骤A中，冲头预加工尺寸应预留0.5-0.8mm的熔覆层厚度，冲头根部形成倒角，不宜存在直角、尖角和毛刺。
本发明的进一步改进在于：所述步骤D中，激光熔覆所采用的激光器为半导体激光器，中心波长915-980nm，输出光纤芯径为600μm。
本发明的进一步改进在于：所述步骤D中，激光熔覆采用高速激光熔覆，冲头由运动系统带动旋转，熔覆层的线速度达120mm-200mm/s。
本发明的进一步改进在于：所述步骤C中，所述运动轨迹为：轨迹运动方向为高速旋转扫描，由冲头头部开始向根部扫描。线速度120mm-200mm/s，偏移量0.5-0.8mm。
本发明的进一步改进在于：所述步骤D中，激光熔覆工艺参数为：焦点光斑为φ1.6-2.0mm，熔覆头送粉嘴工作距离为17mm，激光功率1600-2200W，送粉量为25-35g/min，采用的保护气为氩气，流量为8-12L/min。
本发明的进一步改进在于：所述步骤D中，所述镍基碳化钨合金粉成分为B:1.28%，C:2.38%，Co:4.37%，Cr:7.63%，Fe:2.04%，Si:2.34%，W:31.06%，其余均为Ni，熔覆层硬度达到58-62HRC，单层厚度达0.5-1.0mm，达到耐高温耐磨抗氧化的性能要求。
本发明的有益效果是：本发明公开的一种合金钢冲头玻璃模具激光熔覆镍基碳化钨合金粉工艺，创造性地采用高速激光熔覆的原理，采用高功率半导体激光器作为光源，半导体激光器典型的光斑能量分布还使铜的熔化更为稳定，提高了加工成品的质量，经过匹合适激光熔覆工艺，熔覆层硬度可达58-62HRC，解决了耐磨、耐高温、结合度、裂纹、螺纹带的问题，且免去了熔覆前预热和熔覆后保温、退火的传统工序，相比亚音速、超音速喷涂节约粉末用量60-70%，从头产品使用寿命提升2倍，可以精准控制熔覆层尺寸，实现自动化生产，生产效率提升约1.5倍，机械自动化生产确保产品质量一致性和稳定性，生产质量可靠，大大节约了生产成本。
附图说明
图1为本发明的合金钢合金冲头初加工后实物图。
图2为本发明的合金钢合金冲头运动旋转及熔覆头运动轨迹示意图。
图3为本发明的合金钢合金冲头激光熔覆过程实图
图4为本发明的合金钢合金冲头激光熔覆后成品图
图5为为本发明的合金钢合金冲头激光熔覆后机加工抛光后成品图
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
一种合金钢冲头玻璃模具激光熔覆镍基碳化钨合金粉工艺的具体实施方式，本实例按成品机加工后熔覆层厚度0.8mm要求进行对冲头进行镍基碳化钨的激光熔覆，其步骤为：
A）按冲头熔覆前冲头的尺寸要求，对冲头毛坯进行机加工处理，获得熔覆前工件，冲头预加工尺寸应预留0.8mm的熔覆层厚度，冲头根部形成倒角，不宜存在直角、尖角和毛刺，不需对冲头进行熔覆前的预热工作，其初加工后实物如图1。
B）激光熔覆前道处理：清洁冲头表面油污及粉尘；
C）编程轨迹程序，生成熔覆运动轨迹程序，轨迹运动方向为高速旋转扫描，由冲头头部开始向根部扫描，单道熔覆轨迹的偏移量0.6mm。其旋转方向及熔覆头扫描方向如图2所示；
D）激光熔覆：激光熔覆采用激光器为4kW半导体激光器，中心波长980nm，输出光纤芯径为600μm。激光熔覆所采用了高速激光熔覆的原理，冲头由运动系统带动旋转，熔覆层轨迹线速度达150mm/s，所采用的激光熔覆工艺参数为：焦点光斑为φ1.8mm，熔覆头送粉嘴工作距离为17mm，激光功率1800W，送粉量为26g/min，采用的保护气为氩气，流量9L/min；所采用的镍基碳化钨合金粉成分为B:1.28%，C:2.38%，Co:4.37%，Cr:7.63%，Fe:2.04%，Si:2.34%，W:31.06%，其余均为Ni，熔覆层硬度达到58-62HRC，单层厚度达0.5-1.0mm，达到耐高温耐磨抗氧化的性能要求。
步骤D激光熔覆过程中的实物图如图3所示。步骤D完成了，无需保温、退火的传统工序。其所获得的熔覆后成品如图4所示，熔覆成品经车铣磨抛后及最终成品如图5所示，无裂纹、无气孔、无螺纹带。
所述的激光熔覆工艺，精准控制熔覆层尺寸，解决了冲头激光熔覆镍基碳化钨容易产生裂纹、气孔以及熔覆后机加工抛光有螺纹条的问题，可替代传统亚音速手工火焰喷焊及超音速喷涂效率低、用粉量大、合格率低、结合强度不高的问题，免去了手工喷焊的预热、保温、退火等工序，大大节约粉末用量，显著提高生产效率，明显提升产品质量合格率，大大节约了生产成本。同时，因激光熔覆为熔覆层与母材之间为冶金结合，避免了剥落的问题，大大增加了冲头的使用寿命。
上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (3)
1.一种合金钢冲头玻璃模具激光熔覆镍基碳化钨合金粉工艺，其特征在于，包括以下步骤：
A）按冲头熔覆前冲头的尺寸要求，对冲头毛坯进行机加工处理，获得熔覆前工件；
B）激光熔覆前道处理：清洁冲头表面油污及粉尘；
C）编程轨迹程序，生成熔覆运动轨迹程序；
D）激光熔覆：选择合适的镍基碳化钨合金粉，设定好工艺参数，沿着程序轨迹进行激光熔覆，所述镍基碳化钨合金粉成分为B:1.28%，C:2.38%，Co:4.37%，Cr:7.63%，Fe:2.04%，Si:2.34%，W:31.06%，其余均为Ni，熔覆层硬度达到58-62HRC，单层厚度达0.5-1.0mm，激光熔覆所采用的激光器为半导体激光器，中心波长915-980nm，输出光纤芯径为600μm，激光熔覆采用高速激光熔覆，冲头由运动系统带动旋转，熔覆层的线速度达120mm-200mm/s，激光熔覆工艺参数为：焦点光斑为φ1.6-2.0mm，熔覆头送粉嘴工作距离为17mm，激光功率1600-2200W，送粉量为25-35g/min，采用的保护气为氩气，流量为8-12L/min。
2.根据权利要求1所述的一种合金钢冲头玻璃模具激光熔覆镍基碳化钨合金粉工艺，其特征在于：所述步骤A中，冲头预加工尺寸应预留0.5-0.8mm的熔覆层厚度，冲头根部形成倒角。
3.根据权利要求1所述的一种合金钢冲头玻璃模具激光熔覆镍基碳化钨合金粉工艺，其特征在于：所述步骤C中，所述运动轨迹为：轨迹运动方向为高速旋转扫描，由冲头头部开始向根部扫描，线速度120mm-200mm/s，偏移量0.5-0.8mm。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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