工業(yè)激光加工技術(shù)的應(yīng)用探討
本文首先介紹了工業(yè)加工激光器,然后在模具激光制造、模具表面激光強(qiáng)化和替代、模具激光修復(fù)、模具激光清洗等幾個(gè)方面進(jìn)行了介紹和分析。
模具的失效事實(shí)上均因其表層局部材料磨損等原因而報(bào)廢,而且金屬模具的加工周期長、加工費(fèi)用高。模具使用壽命取決于抗磨損和抗機(jī)械損傷能力,一旦磨損過度或機(jī)械損傷,須經(jīng)修復(fù)才能恢復(fù)使用。目前常采用的維修技術(shù)有電鍍、堆焊和熱噴涂等。電鍍層較薄,而且與基體結(jié)合差,形狀損壞部位難于修復(fù);在堆焊、噴涂時(shí),熱量注入大,模具熱影響區(qū)大。而應(yīng)用激光進(jìn)行模具維修,由于激光束的高能量密度所產(chǎn)生的近似絕熱的快速加熱,對基體的熱影響較小,引起的畸變可以忽略。模具的激光修復(fù)可采用的方法主要有兩種:
1.激光熔覆模具修復(fù) 利用激光熔覆的方法實(shí)現(xiàn)對模具的修復(fù)。用高功率co2激光束以恒定功率與金屬粉流同時(shí)入射到模具表面上,金屬熔化產(chǎn)生熔池,然后快速凝固形成冶金結(jié)合的覆層。此方法一般采用大功率co2激光器作為熱源,適用于體積較大、磨損面積較大的模具修復(fù),以及象鋼鐵軋輥一類的大型工件的修復(fù)。 2.激光沉積焊接模具修復(fù) 激光沉積焊接模具修復(fù)采用中小功率脈沖nd:yag激光器,模具的缺陷用激光束和絲狀填充材料來填補(bǔ)。激光束使焊絲和工件的表面同時(shí)熔化,所需沉積物的高度是通過多層焊接的方法來達(dá)到的;焊接完畢,模具部件再加工成最終尺寸。此方法適用于體積較小的精密模具。 模具激光清洗 應(yīng)用高能激光脈沖去除模具在使用過程中產(chǎn)生的表面污物是激光技術(shù)在模具行業(yè)中的又一用途。其清洗機(jī)理有兩個(gè):一是直接利用激光加熱污物,使之氣化揮發(fā)、或瞬間受熱膨脹并被蒸汽帶離模具基體表面;還有就是在高能量密度、高頻率的脈沖激光作用下,污物層內(nèi)產(chǎn)生分裂應(yīng)力,而與模具基體脫離。與傳統(tǒng)的噴沙清洗方法相比,激光清洗具有清洗速度快、不損傷模具表面、在線清洗(可節(jié)約大量拆卸、安裝、調(diào)試時(shí)間)的優(yōu)點(diǎn)。目前,德國jet激光系統(tǒng)公司生產(chǎn)的激光清洗設(shè)備相對較為先進(jìn)。 結(jié)束語 激光的高亮度、高方向性和高單色性使激光束經(jīng)透鏡聚焦后,能在焦點(diǎn)附近產(chǎn)生數(shù)千度乃至上萬度的高溫,這就使其能加工幾乎所有的材料。激光加工在國外各個(gè)制造領(lǐng)域和行業(yè)已得到了廣泛的應(yīng)用;而國內(nèi)也一直在激光加工設(shè)備和激光加工工藝兩個(gè)方面投入大量的人力物力進(jìn)行研究和發(fā)展。模具是工業(yè)產(chǎn)品成型的重要工業(yè)裝備之一,在很大程度上決定企業(yè)在市場競爭中的應(yīng)變能力,模具成型已成為現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品重要的手段和工藝發(fā)展方向。激光加工應(yīng)用于模具制造和在某些場合取代模具(如激光切割取代鈑金件中的沖切模具、激光打標(biāo)取代沖模打標(biāo))方面具有很大優(yōu)勢。如何在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用激光加工技術(shù)來縮短模具制造周期(t)、保證模具制造質(zhì)量(q)和降低模具制造成本(c),需要進(jìn)行不斷的深入研究和探索。 |
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