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汽車模具的使用。在對汽車模具進(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。下面就對激光淬火技術(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較小的。由于激光束的面積較窄，而且能量相對集中，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)不僅能夠精確地對淬火的時(shí)間和溫度進(jìn)行掌控，還可以使用淬火涂料對淬火區(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)相對于傳統(tǒng)淬火技術(shù)來說，最為明顯的優(yōu)勢就是能夠?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)。之后又對汽車的左右長側(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。