热压烧结石墨模具烧结成一体怎样分解开?
石墨模具激光表面强化技术是指利用高能量密度激光束和涂层或熔覆材料对石墨模具或模具表面进行处理,改变其表层的结构或成分,实现表面相变强化或强化修复的技术。
所谓激光相变强化,就是用激光束扫描工件,使工件表层迅速上升到ac3临界点以上。当被加热层的斑点移开时,由于工件基体的热传导,被加热层的温度进入马氏体或贝氏体区,发生马氏体或贝氏体相变,从而完成相变强化过程。
相变工艺具有表面质量好的优点,强化层的硬度和深度可以根据不同的材料、工件的热容和激光处理工艺的不同参数来控制。传统热处理工艺中影响强化效果的技术因素在激光相变强化的作用下发生了很大变化。
1.弥散强化和畸变强化
奥氏体通过激光相变强化形成。当激光照射停止时,金属表面发生马氏体转变。在这种工艺环境下形成的奥氏体晶粒,无论是表层还是内层,都没有机会孕育生长。弥散的奥氏体晶粒形成弥散的马氏体相或贝氏体相,使组织具有晶格强化和弥散强化作用。
此外,在激冷条件下形成的马氏体晶格具有比常规淬火更高的缺陷密度。同时,残余奥氏体也获得极高的位错密度,使金属材料具有畸变强化作用,强度大大提高。
2.无氧化脱碳淬火
在传统的热处理中,如果在加热过程中不对工件进行保护,会使工件氧化脱碳,降低工件的硬度、耐磨性、使用性能和使用寿命。
用于激光相变强化的吸光涂层可以保护工件表面不被氧化。
3.激光强化的抗疲劳机理
影响金属材料抗疲劳性能的原因之一是疲劳裂纹的萌生时间。磨损和疲劳在材料损伤过程中相互促进。磨损槽会成为疲劳裂纹的起始点,加速疲劳裂纹的产生。材料表面出现疲劳裂纹后,表面粗糙度会严重恶化,磨损加剧。
4.等强度工作层
常规热处理的冷却方向是由外向内,表面冷却速度Z快,由外向内冷却速度逐渐降低,因此得到硬度值由外向内递减的梯度分布。
1.石墨模具激光强化预处理技术。
合适的预处理剂是保证石墨模具激光强化处理的关键之一,一直是激光加工中的难题。合理的预处理剂和处理工艺可以防止石墨模具表面出现淬火裂纹,降低表面烧伤的敏感性,保证激光处理后的齿面精度,增加硬化层厚度。
2.没有重叠技术和散焦差异。
由于石墨模具的工作条件,石墨模具表面的硬化层应沿齿廓合理分布,且石墨模具的形状特殊。此外,石墨模具的节圆面不能与淬火带重叠,因此需要特殊的宽带聚焦系统。
另外,由于激光束照射在齿面上不能保证齿面不同部位的散焦量相同,因此选择焦点的照射位置是保证齿面硬度分布合理的关键环节。
3.激光石墨模具的性能
激光石墨模具的性能主要在三个方面:疲劳性能。激光石墨模具和调质石墨模具如无断齿现象,证明其具有较高的抗弯曲疲劳性、耐磨性和使用性能。
激光相变强化虽然加热方向相同,但表面温度较高,加热时间相对较长,可达0.2~0.25s,但内层奥氏体化是在一个平稳的时间内完成的,使得表面奥氏体具有更高的碳浓度和更强的固溶强化作用。
与常规热处理相反,激光淬火的冷却方向是由内向外。内层温度虽低,但冷却速度Z快,外层温度高,具有固溶强化的优势,但冷却速度Z慢。虽然内层碳浓度略低,但畸变强化和弥散强化较强。因此,在硬化层中形成几乎恒定的硬度值分布。
激光强化零件等强工作层可以避免常规热处理零件表面一旦磨损,其磨损速度会加快的现象。
石墨模具激光相变强化技术:
4.材料问题
激光模具应使用中碳钢,但低碳钢不合适。
如果用低碳钢,石墨模具的基体就没有强度保证,会降低弯曲疲劳强度。
5.初始状态
激光模具原有的Z状态淬火回火,具体操作可结合锻造后石墨模具毛坯的去应力热处理。锻造正火和高温回火是获得激光石墨模具所需淬火和回火状态的低成本方式。
6.扫描方式
石墨模具的扫描方式主要有周向连续扫描和轴向齿扫描。