激光技术助力我国精密模具加快结构调整

国际金属加工网 2018年07月11日

随着经济的发展,模具工业日益发达,许多行业对于模具的要求也在开始变精密模具行业前景一片广阔,精密模具市场出现供不应求的状况。然而我国模具行业生产的高中低端的比例极不平衡,这非常不利于我国模具行业的发展。亟需加快结构调整速度,发展高端市场部分,与国际市场同步。激光技术在这不利的发展状况下,发扬它的独特优势,为模具行业发展高端市场出一份力。

激光表面处理技术能使低等级材料实现高性能表面改性,达到零件制造低成本与工作表面高性能的最佳组合,具有可观的经济效益和社会效益。激光束的能量可连续调整,并且没有惯性,配合数控系统,可以对形状复杂的零件和其它常规方法难以处理的零件进行局部硬化处理,也可以在零件的不同部位进行不同的激光硬化处理。

正因为激光表面处理的上述特点,它特别适用于常规硬化处理(如渗碳和碳氮共渗淬火、氮化及高中频感应加热淬火等)所难于实现的某些零件及其局部位置的表面强化处理,因此在模具制造中具有独特优势:可实现用低档模具钢或铸铁替代高档模具钢;用国产模具钢替代进口模具钢;可对模具实行增强性修复(再制造工程),降低模具制造成本。

在模具制造中应用激光表面硬化技术,可以集设计、材料选择、制模、检验、修复等技术于一体,大幅度缩短设计制造周期,降低生产成本,变革模具制造方式,最终整合提升整个模具产业水平。这些优点无论在技术性还是在经济性及服务性上,都是现有传统技术所无法比拟的。

激光熔融技术应用于制造模具型芯

在模具制造中,金属的激光熔融日益增加的重要性是主要原因。采用这种工艺,冷却通道可以设置在非常贴近模具轮廓的下面。对有着设有加强筋和网状筋的一些不同壁厚的复杂零件能在贴近轮廓需要冷却的部位进行冷却,而在前些年,注塑过程中材料流动特性是不可控制的,但现在其可控性是可以实现的了。通过冷却,除了可以缩短生产时间外,还可以减少零件的变形,冷却通道的横截面大于5mm。因此就能把冷却通道安置在贴近模具轮廓2~3mm的部位,以进行最佳的冷却。

还有与冷却不同的是,通过这样的通道来实现温度的控制。例如,发生在高光泽反射镜(高光泽效应)的温度调控。有一些模具甚至通过分开的通道回路承担两个任务:一个通道对高光泽反射表面进行温度控制;而在有加强筋的内部轮廓则通过另一个通道实施冷却,以避免构件的变形。Fa?nacht公司所生产的采用这种冷却技术的模具,在用于批量生产时,生产时间可以缩短40%,这意味着大幅度地提高了注塑的生产效率。

激光焊逐渐取代传统模具修补技术

模具专家罗百辉表示,修复模具的方法很多,如电火花工艺、氩弧焊修复、激光堆焊技术、电刷镀方法。目前在精密模具修补方面已逐步被激光焊所代替。电刷镀修复电刷镀技术是采用一种专用直流电源设备,电源的正极接镀笔,作为刷镀时的阳极;电源的负极接工件,作为刷镀时的阴极,镀笔通常采用高纯细石墨块作为阳极材料,石墨块外面裹上棉花和耐磨的涤棉套。

工作时,电源组件调整到合适的电压,并使浸满镀液得镀笔以一定的相对运动速度在被修复工件表面接触的部位,镀液中的金属离子在电场力的作用下扩散到工件表面上,在表面上获得电子还原成金属原子,从而这些金属原子沉积结晶形成镀层,也就是在被修复塑料模具型腔工作面上获得所需要的均匀沉积层。激光堆焊修复激光焊是利用大功率相干单色光子流聚焦而成得激光束为热源进行的焊接。这种焊接方法通常有连续功率激光焊和脉冲功率激光焊。

激光焊优点是不需要在真空中进行,缺点则是穿透力不如电子束焊强。激光焊时能进行精确的能量控制,因而可以实现精密器件的焊接。它能应用于很多金属,特别是能解决一些难焊金属及异种金属的焊接。


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