摘 要：模具表面的激光强化加工系统和激光强化工艺方法，激光强化模具表面的硬化层深度和耐磨性能与激光强化工艺参数之间的关系，采用激光强化技术能大幅度提高模具的使用寿命，激光相变硬化（LTH），激光表面熔化处理（LSM），激光表面涂覆及合金化（LSC/LSA），激光表面化学气相沉积（LCVD），激光物理气相沉积（LPVD），激光冲击（LSH）和激光非晶化，用于提高模具寿命的方法有激光相变硬化和激光表面熔覆和合金化，用激光相变硬化技术提高模具寿命。
关键词：模具表面；激光相变硬化；强化；耐磨性
自从进入到新的发展时期之后，我们国家的机械生产行业发展速率非常快，像是航天等精密设备行业对于模具的精确性以及制作品质和使用时间等的规定在切实的提升。对于模具行业做出了非常严苛的规定。提升其精确性以及制作品质和使用时间等，是当前非常关键的探索事项。在之前使用的表层强化科技在提升品质，增加使用时间方面有着非常关键的意义，其对于提升模具本身的特性，降低生产费用，切实的体现出它的潜力等，有着非常关键的作用。常用模具表面强化处理工艺有化学热处理：渗碳、碳氮共渗等；表面复层处理：堆焊、热喷涂、电火花表面强化、PVD和CVD等；表面加工强化处理：喷丸等。过去使用的工艺非常繁琐，其后续的处理用时较久，而且在后续的时候有较为严重的变形现象。最近几年，由于优秀的激光设备的存在以及加工科技在行业中的应用，此时为金属非金属模具表面的强化提供了一种新的技术。
1 关于表层的激光强化科技
当前使用的处理措施有如下的一些：激光相变硬化（LTH），激光表面熔化处理（LSM），激光表面涂覆及合金化（LSC/LSA），激光表面化学气相沉积（LCVD），激光物理气相沉积（LPVD），激光冲击（LSH）和激光非晶化等。已被研究用于提高模具寿命的方法有激光相变硬化和激光表面熔覆和合金化，通常研究和利用激光相变硬化技术提高模具寿命的原理和技法。
它是将激光辐射至材料的表层，此时他的气温会增加，进而达到相变气温，生成奥氏体，在激光束脱离之后，通过材料自身的导热而形成自淬火，此时材料的表层就会出现变化，变为马氏体。和过去的淬火措施比对来看，激光措施是处在急热或冷等的时期开展的，其气温的梯度很显著，在表层中生成一个硬度非常高的独特的淬火体系。它的应对较之于一般的硬度要高出大约十五个百分点，可以大大的提升其抗磨能力，增加使用时间。
2 关于体系的构成要素
该体系有三个构成要素。第一个要素是激光器，它是由激光头、激励电源、冷却系统和谐振腔参数变换装置组成；第二部分为光束传输与变换装置，将激光束结合制作规定放到要处理的材料的表层，而且对其开展空间强度上的处理，以此来合乎对模具的不一样的受力区域开展特殊的强化设置的意义。在光束改变之后，就能够在材料的表层生成需要的单元，经由该数控体系能够对材料的三维面开展高速积极的处理。其最后的要素是电脑数控体系，控制激光工作头和数控工作台等多轴运动，其激光束相对于工件的运动轨迹决定了强化的带形状，以实现复杂模具表面的激光强化处理。
3 激光相变硬化（激光淬火）强化处理工艺
模具工件加工表面预处理涂层：在明确激光器以后，物质对于激光的获取水平关键是靠着它的表层。通常需要该项处理的物质的表层都要经由机械处理，其表层的粗糙数很低，反射率很高。此时绝大多数的激光都被反射了。为了提升其吸收激光的性能，在其热处理之后的时候，要对材料的表层开展黑化设置，也就是说在要处理的区域之中抹上一些对激光有着非常高的吸收水平的物质。
表面预处理的方法包括磷化法、提高表面粗糙度法、氧化法、喷（刷）涂料法、镀膜法等多种方法，其中较为常用的是磷化法和喷（刷）涂料法。常用的涂料骨料有石墨、炭黑、磷酸锰、磷酸锌、水玻璃等，也有直接使用碳素墨汁和无光漆作为预处理涂料的。针对个别的低碳钢物质，在它的表层使用炭黑分设置，在经由淬火之后能够发挥出渗碳的意义。经由分析得知，该项处理工艺非常简便，能够直接的放到模具的表层，它吸收激光的能力得到了显著的提升。
激光相变硬化（激光淬火）强化系统工艺参数优化设定：激光相变硬化工艺参数主要有激光器输出功率P，光斑大小D及扫描速度v，在其它条件一定的条件下，激光硬化层的深度H与P、D、v有如下关系：H=P/（D.v）。为了得到最优工艺参数，基本方法是根据已有成功的资料，确定一个工艺参数范围，再以P、D、v三个因子，各取3个水平，做出正交试验表在试件上进行试验研究。经由该项相变测试得知。通常来讲，功率增加的时候，硬化层就会变深，当扫描的速率增大的时候，它的硬化层就会变浅了。如果激光的功率增加的话，其扫描的速率就强化了。如果光斑的尺寸降低的话，淬火层的硬度及硬化层深之间的关系逐渐增强。通过分析得知，经由处理之后的材料的表层的硬度得到了明显的提升。
4 关于硬化层的残力和抗磨能力
当开展硬化处理工作的时候，材料表层的组织体系会出现变动，而且会出现一些残存的力。它的大小以及布局等会严重的干扰到它的实用性激光硬化产生的残余应力沿淬硬层深的分布情况由激光功率和上述工艺参数决定深浅和范围面积大小。通过该项内容我们得知，其相变硬化会在表层中生成非常高的残力，会避免裂纹的出现，增加使用时间。它的表层的抗磨性和物质的显微体系以及晶粒高低等多项要素有关联，此类要素又和相关的硬化指数有联系，所以该指数会干扰到抗磨性。激光功率及扫描速度对模具工件耐磨性能的影响效果显著。此时我们得知，在特定的取样中，如果扫描的速率是特定的话，提高功率耐磨性有所增加；当功率不变的时候，速率的提升也可以提高抗磨性。通过分析我们得知，使用该项强化可以能够显著的提升抗磨能力。
文章经由对几类不一样的物质开展激光强化活动，和实际的状态比对分析得知，使用该项科技能够显著的提升模具自身的使用时间，对于冷冲模来讲，它的强化意义更为显著。其使用时间很明显的变久了。使用该项科技的优点是，能够结合模具本身的特点以及使用规定等在划定的氛围中开展活动。其对于材料表层不会有干扰。经由该项处理的模具能够直接的运行，减少了生产费用。用软件实现激光强化处理工艺参数的自动化、处理过程的仿真和即时监控及处理后表面组织结构和性能的检测，实现复杂形状模具的智能化处理。采用熔覆和合金化在低成本金属模具表面得到其它成分的合金微观组织，制作生成性能良好的材料，提升其抗摩擦力，以及抗热的性能。
参考文献
[1]李儒荀，平雪良.连续激光强化模具刃口的工艺研究[J].电加工，1995（6）.
[2]陈大明，徐有容.模具钢表面激光熔覆硬面合金层改性研究[J].金属热处理，1998（1）.
[3]关振中.激光加工工艺手册[M].北京：中国计量出版社，1998.
[4]陈光南.激光热处理新技术及其应用[J].金属热处理，1998（7）.
作者简介：沈阳（1984，9-），籍贯：陕西，学历：大学本科，助理工程师，研究方向：工装设计。