汽車模具激光淬火技術(shù)的應(yīng)用

馬明杰 華晨中華汽車公司

汽車工業(yè)生產(chǎn)過程中，大部分的汽車零部件都離不開對(duì)汽車模具的使用。在對(duì)汽車模具進(jìn)行加工時(shí)，淬火是必須要進(jìn)行的過程，可以說淬火技術(shù)的高低直接影響著汽車模具的質(zhì)量和精度，也是汽車零部件能否順利生產(chǎn)的重要因素。而汽車模具的使用壽命的長(zhǎng)短也需要通過進(jìn)一步的改善淬火技術(shù)、用更為妥善合理的淬火方法來滿足汽車零部件生產(chǎn)過程中對(duì)汽車模具的使用要求。

一、傳統(tǒng)淬火技術(shù)

傳統(tǒng)的常規(guī)整體淬火技術(shù)因?yàn)榇慊鹈娣e過大，使得模具并不能均勻的受熱或冷卻，所以模具表面在淬火后通常會(huì)出現(xiàn)細(xì)縫、硬質(zhì)、或凹陷等瑕疵，也使得汽車模具的表面耐磨性和表面硬度沒能達(dá)到零部件加工的要求，開始逐漸的被汽車生產(chǎn)行業(yè)所淘汰。

二、激光淬火技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

激光淬火技術(shù)之所以能代替?zhèn)鹘y(tǒng)淬火技術(shù)應(yīng)用在汽車模具的制造上，主要是因?yàn)榧す獯慊鸺夹g(shù)有著傳統(tǒng)淬火技術(shù)不能與之匹敵的優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)的存在不僅使生產(chǎn)的汽車模具的質(zhì)量大幅度的提升，還使汽車模具的生產(chǎn)周期大幅度的降低，也就進(jìn)一步的縮短了汽車制造的生產(chǎn)周期，為汽車制造行業(yè)帶來了更大的利潤(rùn)。下面就對(duì)激光淬火技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)一步的進(jìn)行分析闡述。

（一）快速加熱和冷卻。激光淬火技術(shù)之所以能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整體淬火技術(shù)，第一點(diǎn)，也是最為重要的一點(diǎn)就是激光淬火技術(shù)有著快速加熱和冷卻的能力。在使用激光淬火技術(shù)時(shí)會(huì)用到激光束，而激光束同時(shí)還具有單一頻率、良好的集聚性和大密度能量等特點(diǎn)，在使用激光淬火技術(shù)對(duì)汽車模具的表面進(jìn)行淬火工作時(shí)，就能夠在短時(shí)間內(nèi)將充足、大量的熱能照射在模具表面特定的操作區(qū)域，使得模具表面溫度能夠在短時(shí)間內(nèi)快速升高，在淬火工作結(jié)束后，模具也可以快速的被冷卻下來，節(jié)省了大量的升溫降溫的等待時(shí)間，提高了操作工人的工作效率，也縮短了模具生產(chǎn)的周期。

（二）可實(shí)現(xiàn)自冷淬火。激光淬火技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)自冷淬火的作用，而且淬火過程中產(chǎn)生變形的可能是相對(duì)較小的。由于激光束的面積較窄，而且能量相對(duì)集中，使得在淬火過程中不會(huì)輕易的被相鄰區(qū)域的金屬層的熱量所影響，被加熱的區(qū)域也不會(huì)產(chǎn)生加熱不均勻的情況。同時(shí)，表面淬火層在極短的時(shí)間內(nèi)被加熱和冷卻，就不再需要用其它的介質(zhì)對(duì)其進(jìn)行催化，因此淬火產(chǎn)生的變形小，淬火后產(chǎn)生的余力也較小。

（三）硬度高、耐磨性好。汽車模具在經(jīng)過激光淬火技術(shù)加工后，其硬度較高、耐磨性能也比較好。由于在傳統(tǒng)淬火技術(shù)中，對(duì)表層金屬進(jìn)行加熱時(shí)，不能夠?qū)訜岬臅r(shí)間和溫度進(jìn)行很好的控制，使得汽車模具的金屬表層很容易因?yàn)檫^度淬火出現(xiàn)脫碳、氧化等現(xiàn)象，降低了汽車模具的表面硬度和耐磨性，使汽車模具的使用壽命大幅度的降低。而激光淬火技術(shù)不僅能夠精確地對(duì)淬火的時(shí)間和溫度進(jìn)行掌控，還可以使用淬火涂料對(duì)淬火區(qū)域進(jìn)行覆蓋保護(hù)，大大降低了表面淬火層出現(xiàn)氧化脫碳的情況，使得汽車模具的硬度和耐磨性都比較好，相對(duì)的使用壽命也比較高。

（四）表面質(zhì)量高。激光淬火技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)淬火技術(shù)來說，最為明顯的優(yōu)勢(shì)就是能夠?qū)ζ嚹＞叩木w組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行改善。汽車模具在使用激光淬火技術(shù)進(jìn)行處理后，會(huì)形成馬氏晶體，還會(huì)使得馬氏晶體的質(zhì)地細(xì)致而均勻，相對(duì)于傳統(tǒng)的淬火技術(shù)位錯(cuò)的密度也是比較大的。這樣的改變使得汽車模具的表面硬度被大幅度的提高，實(shí)現(xiàn)其高耐磨性的作用，綜合力學(xué)的性能也會(huì)進(jìn)一步的提高。使用激光淬火技術(shù)將汽車模具進(jìn)行處理后，模具表面的粗糙程度不會(huì)有太大的變化。

三、激光淬火技術(shù)的應(yīng)用

某汽車重型車輛責(zé)任有限公司有部分汽車模具在使用過程中出現(xiàn)了模具壽命短、產(chǎn)品表面質(zhì)量差、棱角極易磨損等情況。而造成以上情況的原因就在于，該公司采用傳統(tǒng)的淬火工藝來強(qiáng)化模具棱線，處理后的表面硬度為25～55HRC，由于傳統(tǒng)的淬火工藝不能夠使模具均勻的受熱，使得汽車模具的工作型面不僅硬度較低，而且硬度分布還不均勻，汽車模具在使用過程中由于磨損和粘連，使得拉延模表面產(chǎn)生積瘤，進(jìn)而使得沖壓件表面質(zhì)量受到影響，而該公司在問題出現(xiàn)后，還多次采用火焰淬火的技術(shù)對(duì)汽車模具進(jìn)行修復(fù)，使得汽車模具表面出現(xiàn)嚴(yán)重的脫碳現(xiàn)象。

針對(duì)上述情況，綜合汽車模具的使用情況以及模具表面存在的情況，在對(duì)幾種不同材料的模具進(jìn)行激光淬火后，發(fā)現(xiàn)幾種模具的綜合性能在經(jīng)過激光淬火后，相對(duì)于火焰淬火后的綜合性能提高了不少。汽車模具在經(jīng)過激光淬火技術(shù)加工處理后，表面光潔度較好，也沒有拉毛缺陷的存在。

汽車模具在經(jīng)過激光淬火技術(shù)處理后，橫截面硬化層的金相組織中的馬氏體晶粒相對(duì)于火焰淬火后的晶粒度要細(xì)小，而且組織致密更均勻。這種組織結(jié)構(gòu)也是能夠使汽車模具表面能夠獲得較高的表面硬度的主要原因，其表面硬度可以達(dá)到60HRC。

模具在經(jīng)過激光淬火處理后，其耐磨性被大幅度的提高，沖壓件數(shù)提高了3～10倍不止，而沖壓件被拉傷的情況出現(xiàn)的可能性也幾乎為零，表面的粗糙度大幅度降低，也進(jìn)一步的節(jié)約了拋修模具的工時(shí)。之后又對(duì)汽車的左右長(zhǎng)側(cè)圍外板、左右車門內(nèi)板以及側(cè)蓋板進(jìn)行了激光淬火技術(shù)的處理，使得這家公司取得了較好的淬火效果和經(jīng)濟(jì)效益。

四、小結(jié)

隨著人們生活水平的提高，汽車在人們的日常出行中占據(jù)著很重要的地位。如何減少汽車生產(chǎn)的周期，同時(shí)保證汽車生產(chǎn)質(zhì)量是目前汽車生產(chǎn)行業(yè)需要認(rèn)真思考的重要問題，而激光淬火技術(shù)在汽車模具生產(chǎn)中的應(yīng)用在很大程度上提高了汽車零部件的生產(chǎn)質(zhì)量、縮短了生產(chǎn)周期，也就進(jìn)一步使得汽車的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)周期有所改善。