激光热处理在汽车模具制造中的应用

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1、激光热处理在汽车模具制造中的应用1.激光热处理在汽车模具生产的应用现状汽车覆盖件模具表面的热处理是汽车模具制造中的关键工序和重要技术，直接关系到模具的工作质量和使用寿命，同时也很大程度上制约了模具制造成本和周期的改善。目前，国内汽车模具表面热处理仍以火焰淬火、感应淬火或整体淬火为主，存在淬火后模具表面变形量大、表面质量差、工艺质量不稳定等问题，加大了淬火后工件处理难度，需要大量的数控加工和钳工修磨，从而大大提高了加工成本，降低了模具质量。激光热处理具有局部淬火精确均匀，淬火后材料变形量小，以及表面质量变化小等优点，已经在材料热处理上得到广

2、泛的推广，但由于汽车模具结以减小冷却中热应力和相变应力等，对减小变形和防止开裂有着重要的作用。(4)淬火后及时回火淬火后的工件如不及时回火，消除淬火应力，对某些形状复杂或含碳量较高的工件，在等待回火过程中就会发生变形与开裂。因此，淬火后的工件应及时回火。(5)采用正确的浸入淬火冷却介质方式工件浸入方式的选择因工件形状、尺寸不同而不同，总之，以保证工件各部位尽可能均匀冷却为原则。如杆类工件浸入时，应使轴向中心线与液面垂直，盘、环类工件应使径向中心线与液面垂直等。二、零件结构因素的影响及防止措施设计模具零件时，如果只考虑结构形状适合机构应用的

3、需要，而忽视了零件结构的热处理工艺性，会造成零件结构形状不合理而增大了淬火时变形与开裂的倾向。一般应遵循的原则及改善工艺性构复杂，曲面较多，淬火轨迹多变，目前国内激光淬火过程中的手动采点记录后进行简单编程的方式(即示教模式）不适用汽车模具生产对效率的极大要求，制约了激光热处理在汽车覆盖件模具制造中的推广应用，无论从设备的完善，软件的配套，还是淬火工艺的合理方面，与预期的使用效果相比都存在一定距离。我公司根据汽车模具加工特点和所购激光设备现状，开发出一整套适用于汽车模具制造的激光淬火工艺解决方案，经过实践验证，不仅大大提高了激光淬火过程的自

4、动化程度和效率，而且有效简化了汽车模具生产流程，即取消了由于火焰淬火后模具变形产生的数控再加工或钳工大量研磨工作，并的措施如下：(1)为防止淬火时应力集中，应避免零件上尖角、棱角。一般设计成圆角或倒角。(2)厚薄悬殊的截面，在淬火过程中，由于冷却不均匀会引起变形与开裂。一般对该类零件要在结构上采取措施：如开工艺孔，合理安排孔、槽位置，在厚度大的截面切除不影响结构的材料等，使厚度基本均匀，减小变形与开裂。(3)为避免应力分布不均而产生变形，零件尽量采用对称结构以减小变形。(4)对结构上需要制成开口形的零件，加工时先加工成封闭结构。淬火、回火

5、后再切断为开口形状，以减小变形。(5)某些整体结构的零件，可采用组合结构分别进行淬火，则可以减小变形，防止开裂。达到了预期的模具表面质量效果。2.激光淬火工艺路线综述我公司所购某型号大型横流激光成套设备的机械部分为五轴联动形式，数控系统为西门子SINUMERIC840D，通过以下三方面的结合来完成整个工艺路线方案。(1)首先积累模具不同材质、不同表面质量要求、不同结构条件下的激光淬火工艺参数，逐步丰富激光淬火工艺知识库，为快速调用热处理工艺参数做基础。(2)进行离线编程软件的开发，实现数控程序的自动化编制，逐步取代现场示教模式的使用，提高

6、淬火过程的程序化加工比例，从而增加激光设备的有效热处理工时。(3)将工艺知识库结合入工艺软件，离线、简捷地进行大量的淬火设备数控程序编制和工艺参数设定，现场大量使用数控程序控制淬火参数和过程，减少人为干预，从而大大提高激光设备的有效利用率和淬火质量。3.激光淬火工艺参数的积累和优化，建立激光淬火工艺知识库(1)工艺参数确定方法重点是根据设备、软件的现实状况，分析其优势和局限性，结合模具工件的特质，对不同的模具、材质、淬火区域制订合理的淬火工艺。合理的淬火工艺包括由激光器决定的积分镜形式的选择（决定光斑类型从而影响淬火层的宽度和淬火的效率）

7、、功率和扫描速度的配合(影响淬火的硬度、深度、均匀性和表面质量）、吸光涂层的种类和厚度（影响工件对激光能量的有效吸收）等，由数控机床决定的加工坐标系的制订(影响淬火位置的精确性）、运动方式（根据淬火区域的陡峭程度、运动轨迹拐角变化程度、是否封闭路径等确定是使用五轴联动还是固定某个转轴角度）、程序结束后的收光动作等。现场进行大量的激光淬火工艺的试验，对模具不同材质、尺寸、淬火层要求条件下试验得到最佳工艺参数匹配，稳定达到汽车模具表面55〜60HRC的硬度要求。(2)质量检测利用Atos、三坐标测量机、光学照相测量系统确定激光淬火后模具表面和

8、底面的变形量；使用便携式超声波电子材料硬度计进行模具表面淬火层的硬度测量；表面质量可使用肉眼观察表面是否粗糙，是否产生熔化现象，是否出现微裂纹等；淬火层的厚度、显微组织、耐磨性则通过对淬火后的