激光热处理在冲压模制造中的应用

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在大型冷冲压模具中，特别是成型模具（包括拉深模具）中的成型零件的热处理工艺，是较难解决的问题，如汽车的覆盖件、炉具的外壳及大家电的外壳等零件，在以往的冲压模具制造工艺中这类成型模具零件通常采用如下几种工艺：

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1．成型零件加工完成后经打磨抛光、试模后整体进炉处理。其工艺如下：切削加工（或电加工）→打磨抛光→装配试模→热处理→交付使用。

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2．成型零件加工完成后经打磨抛光、试模后火焰喷火处理。其工艺如下：切削加工（或电加工）→打磨抛光→装配试模→喷火处理→交付使用。

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3．成型零件整体经机加工粗加工留余量，热处理后再精加工打磨抛光、试模。其工艺如下：切削加工（粗加工）→热处理→切削加工（精）→打磨抛光→装配试模→交付使用。

以上三种工艺特点如表1：

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工艺方案	适用类型及优点	存在的问题
1	工艺简单，适用于尺寸较小（成型深度也较浅）的零件，对于较大的要分块以减少热处理变形。	1. 不适用于形状复杂，尺寸较大的零件，热处理变形难解决。 2. 使拼块后，拼合线在制件上难消除。
2	工艺简单，适用于尺寸精度要求不高，产量较小的模具。	1. 火焰喷火工艺较难控制，工艺的硬度波动太大。 2. 对于板类零件（成型活动凹模或压料板）同样存在热处理变形。
3	2 @, [5 S* ~0 p h) ?! S/ |( E 工艺较复杂，适用于要求较高的模具。	: q' G1 O w* w0 T* Y+ D0 F7 N 1. 热处理后CNC切削加工成本高，时间长。 ; F/ ~+ t( x# s( f6 D2 m* p 2. 况且对于大型模具要受热处理设备和热处理工艺的限制。

以上三种工艺，虽有各自的应用范围，但都不能解决大型模具复杂零件的工艺问题，特别是球铸铁和合金铸铁日益广泛地应用于大型冲压模具后，成型模具的热处理工艺问题日趋明显。

激光热处理能较好地解决以上问题。

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激光热处理就是利用高功率密度的激光束对金属进行表面处理的方法，对材料实现相变硬化、表面合金化等表面改性处理，产生用其它表面淬火达不到的表面成分、组织、性能的改变。激光热处理以其适用性广（适用于中碳钢、中碳合金钢以及铸铁）、工艺性稳定（硬度波动小、没有变形、不会开裂）以及几乎不受设备限制等优点逐渐被广大模具厂家所接受，激光热处理通过瞬间对材料表面加热和快速冷却后，使其表面硬化达到使用要求。其工艺如下： 切削加工（电加工）→打磨抛光→装配试模→激光表面处理→抛光→交付使用。

如我公司为国外客户制造的烧烤炉底盘的拉深模具，其凹模尺寸为：1200*1000*600（长*宽*高），材料为QT700，成型部位要求有较高的硬度和耐磨性，此类零件普通热处理无法解决。如果换用其他材料和将模具分块，模具结构将相当复杂，加工周期至少翻倍，且无法最终解决模具的拼合接缝问题。采用激光热处理后，以上问题则很容易解决。又如我公司常制造的分体空调室外机零件冲压模具，有很多成型零件尺寸为800*400*60（长*宽*高），材料为50钢，如底板座体的拉深成型模、顶盖体的拉深成型模具等，以往此类零件采用加工成型后表面喷火，工艺性不稳定，零件变形质量差，改用激光热处理后也较好地解决了这一问题。在模具的其它应用方面，使用普通中碳钢替代价格较高的合金工具钢以及用零件激光表面热处理替代零件整体入炉处理，对降低能源消耗和模具制造费用也将取得较佳效果。