模具激光強(qiáng)化及修復(fù)再造技術(shù)

內(nèi)容概要

模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，
60％～80％的零部件都要依靠模具成形，模具表面強(qiáng)化與修復(fù)再造是企業(yè)節(jié)約成本和節(jié)能降耗的技術(shù)手段之一。在模具材料選定的情況下，利用現(xiàn)代激光技術(shù)強(qiáng)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(fù)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(jīng)濟(jì)和社會效益。
針對上述市場技術(shù)要求，劉立君編著的《模具激光強(qiáng)化及修復(fù)再造技術(shù)(21世紀(jì)全國高等院校材料類創(chuàng)新型應(yīng)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(shù)的基礎(chǔ)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(shù)，小功率Nd：YAG激光填絲焊接技術(shù)，熱作模具和壓鑄模具激光強(qiáng)化與修復(fù)再造技術(shù)。
《模具激光強(qiáng)化及修復(fù)再造技術(shù)(21世紀(jì)全國高等院校材料類創(chuàng)新型應(yīng)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(shù)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(jié)構(gòu)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(shù)
  1．4．1  模具表面的化學(xué)熱處理
  技術(shù)
  1．4．2  模具表面的涂鍍技術(shù)
  1．4．3  模具表面的氣相沉積
  技術(shù)
  1．4．4  模具表面的其他處理
  技術(shù)
  習(xí)題
第2章  模具修復(fù)基本方法簡介
  2．1  模具手工電弧焊修復(fù)方法
  2．1．1  手工電弧焊原理
  2．1．2  模具手工電弧焊修復(fù)
  實(shí)例
  2．2  模具等離子弧修復(fù)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(fù)
  實(shí)例
  2．3  模具表面噴涂修復(fù)方法
  2．3．1  表面噴涂原理
  2．3．2  模具表面噴涂修復(fù)
  實(shí)例
  2．4  模具冷焊修復(fù)方法
  2．4．1  冷焊機(jī)概述
  2．4．2  冷焊機(jī)原理
  2．4．3  冷焊機(jī)的參數(shù)選擇與
  調(diào)節(jié)
  2．4．4  冷焊機(jī)操作
  2．4．5  冷焊機(jī)修復(fù)實(shí)例
  2．5  精密脈沖模具焊補(bǔ)方法
  2．6  模具修復(fù)硬化層質(zhì)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(xué)成分檢測
  2．6．5  殘余應(yīng)力檢測
  2．6．6  耐磨性能檢測
  習(xí)題
第3章  激光加工技術(shù)基礎(chǔ)
  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(diǎn)及傳統(tǒng)
  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(diǎn)
  3．4．2  高平均功率全固態(tài)
  激光器發(fā)展現(xiàn)狀
  3．4．3  熱容激光技術(shù)
  3．4．4  激光相干合成技術(shù)
  3．4．5  高平均功率全固態(tài)
  激光器應(yīng)用
  3．5  激光加工數(shù)控系統(tǒng)
  3．5．1  激光加工系統(tǒng)的構(gòu)成
  3．5．2  通用激光加工數(shù)控系統(tǒng)
  3．5．3  機(jī)器人激光加丁柔性
  系統(tǒng)
  習(xí)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(yīng)
  習(xí)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(yù)處理影響
  5．2．2  原始組織影響
  5．2．3  激光相變工藝參數(shù)選擇
  原則
  5．3  激光相變硬化殘余應(yīng)力分析
  5．3．1  激光工藝參數(shù)對殘余
  應(yīng)力的影響
  5．3．2  相變層的殘余應(yīng)力  
  5．4  激光相變硬化應(yīng)用實(shí)例
  習(xí)題
第6章  激光熔覆、合金化、
  非晶化、熔凝與熔注技術(shù)
  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(yīng)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(yīng)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(qiáng)化
  6．6．3  汽車制動轂激光熔凝
  強(qiáng)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(shù)
  6．7．1  激光表面非晶化研究
  現(xiàn)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(shù)
  6．8．1  激光熔注技術(shù)研究
  現(xiàn)狀
  6．8．2  激光表面熔注技術(shù)化
  原理
  6．8．3  激光表面熔注技術(shù)
  工藝
  6．8．4  激光表面熔注技術(shù)
  應(yīng)用
  習(xí)題
第7章  小功率Nd：YAG激光
  填絲焊接技術(shù)
  7．1  激光填絲焊接技術(shù)研究現(xiàn)狀
  7．2  激光填絲焊技術(shù)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(jī)理
  7．2．3  激光熱絲焊技術(shù)
  7．3  小功率Nd：YAG激光
  焊接設(shè)備
  7．3．1  WF3()(]激光焊接機(jī)
  技術(shù)特點(diǎn)
  7．3．2  整機(jī)結(jié)構(gòu)和T作原理
  7．3．3  光學(xué)系統(tǒng)
  7．3．4  數(shù)控工作臺
  7．4  小功率激光填絲焊接規(guī)范參數(shù)
  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(shù)
  7．5  激光焊絲材料國內(nèi)外牌號
  簡介  
  7．6  小功率Nd：YAG激光填絲
  焊接技術(shù)
  7．6．1  模具小功率激光填絲
  修補(bǔ)技術(shù)
  7．6．2  汽車座椅轉(zhuǎn)向器小功率
  激光填絲焊接
  習(xí)題
第8章  熱作模具激光強(qiáng)化與
  修復(fù)再造技術(shù)
  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(qiáng)化與修復(fù)
  技術(shù)實(shí)例
  8．5  熱作模具表面裂紋局部
  激光仿生阻斷實(shí)例
  習(xí)題
第9章  壓鑄模具激光強(qiáng)化與
  修復(fù)再造技術(shù)
  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(qiáng)化與修復(fù)技術(shù)
  實(shí)例  
  9．5  模具表面激光局部網(wǎng)格
  仿生強(qiáng)化
  習(xí)題
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   2.1 模具手工電弧焊修復(fù)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(jié)合的電弧焊方法，典型的手工電弧焊電路如圖2.1所示。當(dāng)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(xì)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(jìn)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(jìn)行消除應(yīng)力，退火處理。冷焊法是在整體溫度不高于200℃時對試件進(jìn)行焊接修復(fù)的方法。由于熱焊法工作環(huán)境較差，而且溫度條件很難達(dá)到，因此在現(xiàn)有技術(shù)條件下選擇用冷焊法對軸承座進(jìn)行修復(fù)。優(yōu)點(diǎn)：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(jié)實(shí)，適合大面積的焊補(bǔ)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(jīng)熱處理后，與母材同等強(qiáng)度，密封很好。缺點(diǎn)：不適合于高碳鋼的焊接焊補(bǔ)，由于焊縫金屬結(jié)晶和偏析及氧化等過程，內(nèi)部有應(yīng)力，焊后容易開裂，產(chǎn)生熱裂紋和冷裂紋，內(nèi)部容易產(chǎn)生氣孔、夾渣等二次缺陷，焊點(diǎn)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(jī)只能修補(bǔ)一些比較粗糙的鑄件，即使修補(bǔ)精密的鑄件，需要預(yù)熱，焊后需要退火處理，焊補(bǔ)比較煩瑣，這需要更高級的焊補(bǔ)設(shè)備彌補(bǔ)它的不足。 氬弧焊又稱氬氣體保護(hù)焊，就是在電弧焊的周圍通上氬弧保護(hù)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(jī)焊補(bǔ)。部分模具制造和修復(fù)廠家，也采用該焊機(jī)修復(fù)模具缺陷。優(yōu)點(diǎn)：焊補(bǔ)效率高，精度較電焊機(jī)高。焊絲種類較多，不銹鋼、鋁合金產(chǎn)品上應(yīng)用最廣?？捎糜诤附?，強(qiáng)度較高。缺點(diǎn)：氬弧焊因?yàn)闊嵊绊憛^(qū)域大，因而對鑄件沖擊過大，熔池邊線有痕跡。焊補(bǔ)鋼件有硬點(diǎn)。由于熱影響，焊補(bǔ)有色鑄件或薄壁件時，易產(chǎn)生熱變形，操作技術(shù)要求較高。丁件在修補(bǔ)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(jié)合力不夠及內(nèi)應(yīng)力損傷等缺點(diǎn)，尤其在精密鑄造件細(xì)小缺陷的修補(bǔ)過程表現(xiàn)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(qiáng)烈，它的電弧產(chǎn)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(chǎn)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(fù)實(shí)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(dá)1200℃的被鍛金屬還對型腔反復(fù)加熱，使模具型腔表面溫度迅速升高，常達(dá)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。

編輯推薦

《21世紀(jì)全國高等院校材料類創(chuàng)新型應(yīng)用人才培養(yǎng)規(guī)劃教材:模具激光強(qiáng)化及修復(fù)再造技術(shù)》以學(xué)生就業(yè)所需專業(yè)知識和操作技能為著眼點(diǎn)，著重講解應(yīng)用型人才培養(yǎng)所需的技能。理論講解簡單實(shí)用，重視實(shí)踐環(huán)節(jié)，強(qiáng)化實(shí)際操作訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)意識和職業(yè)能力。讓學(xué)生學(xué)而有用，學(xué)而能用。《21世紀(jì)全國高等院校材料類創(chuàng)新型應(yīng)用人才培養(yǎng)規(guī)劃教材:模具激光強(qiáng)化及修復(fù)再造技術(shù)》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(shù)人員的參考用書。

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