模具激光強化及修復再造技術

內容概要

模具是工業(yè)生產的基礎工藝裝備，在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通信等產品中，
60％～80％的零部件都要依靠模具成形，模具表面強化與修復再造是企業(yè)節(jié)約成本和節(jié)能降耗的技術手段之一。在模具材料選定的情況下，利用現代激光技術強化模具，延長模具的使用時間，能夠避免模具過早失效和成本上升。模具修復不僅可以滿足工業(yè)需求，還可以優(yōu)化資源配置，節(jié)約貴重、稀有金屬材料，降低能源消耗，節(jié)省資金，具有顯著的經濟和社會效益。
針對上述市場技術要求，劉立君編著的《模具激光強化及修復再造技術(21世紀全國高等院校材料類創(chuàng)新型應用人才培養(yǎng)規(guī)劃教材)》主要介紹模具失效和激光加工技術的基礎知識，激光與金屬材料交互作用，激光相變硬化，激光熔覆、合金化、非晶化、熔凝與熔注技術，小功率Nd：YAG激光填絲焊接技術，熱作模具和壓鑄模具激光強化與修復再造技術。
《模具激光強化及修復再造技術(21世紀全國高等院校材料類創(chuàng)新型應用人才培養(yǎng)規(guī)劃教材)》可作為全國本科、高職高專院校材料成型與控制工程專業(yè)的教材，也可作為從事模具行業(yè)的工程技術人員的參考用書。

書籍目錄

第1章  模具失效概述
  1．1  模具的工作條件
  1．1．1  冷作模具的工作條件
  1．1．2  熱作模具的工作條件
  1．2  模具失效形式和過程
  1．2．1  模具失效的基本形式
  1．2．2  模具的變形失效
  1．2．3  模具的磨損失效
  1．2．4  模具的疲勞失效
  1．2．5  模具的冷熱疲勞失效
  1．2．6  模具的斷裂失效
  1．2．7  多種損傷形式的交互
  作用
  1．3  模具壽命分析
  1．3．1  模具結構對模具壽命的
  影響
  1．3．2  模具工作條件對模具壽命的
  影響
  1．3．3  模具材料對模具壽命的
  影響
  1．3．4  模具制造過程對模具
  壽命的影響
  1．4  模具表面熱處理技術
  1．4．1  模具表面的化學熱處理
  技術
  1．4．2  模具表面的涂鍍技術
  1．4．3  模具表面的氣相沉積
  技術
  1．4．4  模具表面的其他處理
  技術
  習題
第2章  模具修復基本方法簡介
  2．1  模具手工電弧焊修復方法
  2．1．1  手工電弧焊原理
  2．1．2  模具手工電弧焊修復
  實例
  2．2  模具等離子弧修復方法
  2．2．1  等離子弧堆焊原理
  2．2．2  模具等離子弧堆焊修復
  實例
  2．3  模具表面噴涂修復方法
  2．3．1  表面噴涂原理
  2．3．2  模具表面噴涂修復
  實例
  2．4  模具冷焊修復方法
  2．4．1  冷焊機概述
  2．4．2  冷焊機原理
  2．4．3  冷焊機的參數選擇與
  調節(jié)
  2．4．4  冷焊機操作
  2．4．5  冷焊機修復實例
  2．5  精密脈沖模具焊補方法
  2．6  模具修復硬化層質量常用
  檢測方法
  2．6．1  宏觀檢測
  2．6．2  硬度檢測
  2．6．3  金相組織檢測
  2．6．4  化學成分檢測
  2．6．5  殘余應力檢測
  2．6．6  耐磨性能檢測
  習題
第3章  激光加工技術基礎
  3．1  CO2氣體激光器
  3．1．1  橫流式CO2激光器
  3．1．2  軸流式CO2激光器
  3．2  Nd：YAG固體激光器
  3．2．1  燈泵浦Nd：YAG固體
  激光器
  3．2．2  二極管泵浦Nd：YAG
  固體激光器
  3．3  光纖激光器原理
  3．3．1  光纖激光器特點及傳統
  YAG激光器的局限  
  3．3．2  光纖激光器介紹
  3．3．3  IPG高功率光纖
  激光器介紹
  3．4  高平均功率全固態(tài)激光器
  3．4．1  全固態(tài)激光器的特點
  3．4．2  高平均功率全固態(tài)
  激光器發(fā)展現狀
  3．4．3  熱容激光技術
  3．4．4  激光相干合成技術
  3．4．5  高平均功率全固態(tài)
  激光器應用
  3．5  激光加工數控系統
  3．5．1  激光加工系統的構成
  3．5．2  通用激光加工數控系統
  3．5．3  機器人激光加丁柔性
  系統
  習題
第4章  激光與金屬材料交互作用
  4．1  金屬材料對激光吸收的規(guī)律
  4．2  金屬材料對激光的吸收
  4．3  光致等離子體和匙孔效應
  習題
第5章  激光相變硬化
  5．1  激光相變硬化原理
  5．2  激光相變硬化工藝
  5．2．1  工件表面預處理影響
  5．2．2  原始組織影響
  5．2．3  激光相變工藝參數選擇
  原則
  5．3  激光相變硬化殘余應力分析
  5．3．1  激光工藝參數對殘余
  應力的影響
  5．3．2  相變層的殘余應力  
  5．4  激光相變硬化應用實例
  習題
第6章  激光熔覆、合金化、
  非晶化、熔凝與熔注技術
  6．1  激光熔覆原理
  6．2  激光熔覆丁藝
  6．2．1  激光熔覆層成分均勻性
  控制
  6．2．2  激光熔覆層裂紋控制
  6．2．3  激光熔覆層氣孔控制
  6．3  激光熔覆材料
  6．3．1  鐵基材料
  6．3．2  鎳基材料
  6．3．3  鈷基材料
  6．3．4  陶瓷材料
  6．4  激光表面熔覆應用
  6．4．1  模具表面激光熔覆
  6．4．2  軋輥軸類表面激光
  熔覆
  6．5  激光表面合金化
  6．5．1  激光表面合金化原理
  6．5．2  激光表面合金化工藝
  6．5．3  激光表面合金化材料
  體系
  6．5．4  激光表面合金化的
  應用
  6．6  激光熔凝
  6．6．1  激光熔凝原理
  6．6．2  模具表面激光熔凝局部
  條紋仿生強化
  6．6．3  汽車制動轂激光熔凝
  強化
  6．6．4  鎂合金激光熔凝處理
  工藝研究
  6．7  激光非晶化技術
  6．7．1  激光表面非晶化研究
  現狀
  6．7．2  激光表面非晶化原理
  6．7．3  激光表面非晶化工藝
  6．7．4  激光輻照非晶Fe78Si9B13
  樣品的表面晶化
  6．8  激光熔注技術
  6．8．1  激光熔注技術研究
  現狀
  6．8．2  激光表面熔注技術化
  原理
  6．8．3  激光表面熔注技術
  工藝
  6．8．4  激光表面熔注技術
  應用
  習題
第7章  小功率Nd：YAG激光
  填絲焊接技術
  7．1  激光填絲焊接技術研究現狀
  7．2  激光填絲焊技術原理
  7．2．1  激光填絲焊裝置
  7．2．2  激光束與熱絲相互
  作用機理
  7．2．3  激光熱絲焊技術
  7．3  小功率Nd：YAG激光
  焊接設備
  7．3．1  WF3()(]激光焊接機
  技術特點
  7．3．2  整機結構和T作原理
  7．3．3  光學系統
  7．3．4  數控工作臺
  7．4  小功率激光填絲焊接規(guī)范參數
  7．4．1  激光送絲速度的確定
  7．4．2  激光能量吸收影響
  因素
  7．4．3  小功率激光焊接工藝
  規(guī)范參數
  7．5  激光焊絲材料國內外牌號
  簡介  
  7．6  小功率Nd：YAG激光填絲
  焊接技術
  7．6．1  模具小功率激光填絲
  修補技術
  7．6．2  汽車座椅轉向器小功率
  激光填絲焊接
  習題
第8章  熱作模具激光強化與
  修復再造技術
  8．1  熱作模具材料分類
  8．2  熱作模具材料工藝性能與選用
  8．3  熱作模具失效分析
  8．4  熱作模具激光強化與修復
  技術實例
  8．5  熱作模具表面裂紋局部
  激光仿生阻斷實例
  習題
第9章  壓鑄模具激光強化與
  修復再造技術
  9．1  壓鑄模具分類及工作條件
  9．2  壓鑄模具材料工藝性能與
  選用  
  9．3  壓鑄模具主要失效形式分析
  9．4  壓鑄模具激光強化與修復技術
  實例  
  9．5  模具表面激光局部網格
  仿生強化
  習題
參考文獻

章節(jié)摘錄

版權頁：   插圖：   2.1 模具手工電弧焊修復方法 2.1.1手工電弧焊原理 手工，電弧焊是一種利用藥皮焊條與被焊金屬之間電弧提供的熱使被焊金屬結合的電弧焊方法，典型的手工電弧焊電路如圖2.1所示。當電弧在焊條端和工件之間引燃時，焊接便開始，電弧熱熔化了電弧下面的工件表面形成熔池，熔化的焊條端部迅速形成細小的金屬熔滴并通過弧柱過渡到熔池中，隨著焊條不斷送進和電弧在工件上移動，熔化了部分母材同時添加了金屬，冷凝后形成焊縫。熔化后的焊條藥皮隔絕空氣對熔敷金屬的污染，并改善工藝性能。 手工電弧焊主要有熱焊法和冷焊法兩種方法。熱焊法是將試件整體或大范圍加熱到600～700℃后開始施焊，焊接過程中工件溫度不低于400℃，焊后馬上加熱到600～700℃，進行消除應力，退火處理。冷焊法是在整體溫度不高于200℃時對試件進行焊接修復的方法。由于熱焊法工作環(huán)境較差，而且溫度條件很難達到，因此在現有技術條件下選擇用冷焊法對軸承座進行修復。優(yōu)點：適合在干燥的環(huán)境下工作，不需要太多要求，體積相對較小，操作簡單，使用方便，速度較快，焊接后焊縫結實，適合大面積的焊補焊接；可以瞬問將同種金屬材料（也可將異種金屬連接，只是焊接方法不同）永久性的連接，焊縫經熱處理后，與母材同等強度，密封很好。缺點：不適合于高碳鋼的焊接焊補，由于焊縫金屬結晶和偏析及氧化等過程，內部有應力，焊后容易開裂，產生熱裂紋和冷裂紋，內部容易產生氣孔、夾渣等二次缺陷，焊點上硬度過高，一般還需要退火熱處理才可以滿足加工要求。這就決定了電焊機只能修補一些比較粗糙的鑄件，即使修補精密的鑄件，需要預熱，焊后需要退火處理，焊補比較煩瑣，這需要更高級的焊補設備彌補它的不足。 氬弧焊又稱氬氣體保護焊，就是在電弧焊的周圍通上氬弧保護性氣體，將空氣隔離在焊區(qū)之外，防止焊區(qū)的氧化。精密鑄件（合金鋼，不銹鋼精鑄件），鋁合金壓鑄件多采用氬弧焊機焊補。部分模具制造和修復廠家，也采用該焊機修復模具缺陷。優(yōu)點：焊補效率高，精度較電焊機高。焊絲種類較多，不銹鋼、鋁合金產品上應用最廣?？捎糜诤附?，強度較高。缺點：氬弧焊因為熱影響區(qū)域大，因而對鑄件沖擊過大，熔池邊線有痕跡。焊補鋼件有硬點。由于熱影響，焊補有色鑄件或薄壁件時，易產生熱變形，操作技術要求較高。丁件在修補后常常會造成變形、硬度降低、砂眼、局部退火、開裂、針孔、磨損、劃傷、咬邊或者是結合力不夠及內應力損傷等缺點，尤其在精密鑄造件細小缺陷的修補過程表現突出。氬弧焊與焊條電弧焊相比對人身體的傷害程度要高一些，氬弧焊的電流密度大，發(fā)出的光比較強烈，它的電弧產生的紫外線輻射，為普通焊條電弧焊的5～30倍，紅外線為焊條電弧焊的1～1.5倍，在焊接時產生的臭氧含量較高，因此，盡量選擇空氣流通較好的地方施工。 2.1.2模具手工電弧焊修復實例 熱作模具在使用中要承受較高的單位壓力、極大的沖擊載荷以及因金屬塑變流動而引起的劇烈摩擦，此外，高達1200℃的被鍛金屬還對型腔反復加熱，使模具型腔表面溫度迅速升高，常達500～650℃。在如此惡劣的情況下，熱作模具常發(fā)生熱軟化（堆塌）、熱磨損、熱疲勞等損傷，乃至斷裂失效。

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