一种h13钢模具修复用合金粉末及激光修复方法
技术领域
1.本发明涉及金属表面修复技术领域，尤其是一种h13钢模具修复用合金粉末及激光修复方法。
背景技术：
2.h13钢作为热作模具一种重要的材质，经常用于制造冲击载荷大的锻造模具、挤压模具等。在使用过程中，由于冲击、热腐蚀、及工件摩擦等原因，使用一段时间后的h13模具表面会出现磨损、腐蚀、热裂纹等损伤问题。对损伤后的h13钢模具进行修复，进而降低采购新模具所产生的成本，成为企业技术人员着重解决的技术问题之一。传统的等离子堆焊、手工电弧焊等修复工艺容易导致修复的h13模具发生热变形而失效，而且其热影响区大，在其后使用中极易在热影响区产生疲劳裂纹，修复后的h13模具钢使用寿命短。
技术实现要素：
3.本发明需要解决的技术问题是提供一种h13钢模具修复用合金粉末及激光修复方法，能够克服现有技术中存在的问题。
4.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种h13钢模具修复用合金粉末，所述合金粉末的组分及各组分的质量百分比组成为：c0.35～0.40%，si1.00～1.20%，mn0.25～0.35%，cr4.70～5.20%，mo1.50～1.55%，v1.00～1.25%，p≤0.030%，s≤0.030%，余量为fe；所述合金粉末粒度分布为135～325目。
5.本发明技术方案的进一步改进在于：所述合金粉末的制备方法为：将原材料成分按质量百分比组成比例进行配比，而后进行真空熔炼小钢锭，应用中频感应加热熔化小钢锭，采用水雾化方法制粉，然后对粉末进行粒度筛分。
6.一种h13钢模具激光修复方法，使用一种h13钢模具修复用合金粉末，包括以下步骤：步骤1，对待修复的h13钢模具进行预处理：磨削所述h13钢模具表面；然后清洗去除油污杂质；将清洗后的h13钢模具表面预热；步骤2，合金粉末预热：将h13钢模具修复用合金粉末放置于烘干箱中预热；步骤3，送粉并激光熔覆：在通入保护气体的状态下，通过光纤激光扫描同轴送粉输送到步骤1中预处理后的h13钢模具表面的合金粉末，在预处理后的h13钢模具表面制得熔覆层；步骤4，检测：对步骤3制得的熔覆层进行表面着色探伤，检测是否有缺陷；步骤5，磨削加工：对步骤4中检测合格后的熔覆层采用磨削加工，得到尺寸、公差、表面光洁度均符合要求的修复后的h13钢模具。
7.本发明技术方案的进一步改进在于：步骤1中，磨削量为0.3～1.0mm；表面预热温度为400～500℃。
8.本发明技术方案的进一步改进在于：步骤2中，将h13钢模具修复用合金粉末放置
于烘干箱中预热到100～150℃。
9.本发明技术方案的进一步改进在于：步骤3中，所述保护气体为氩气。
10.本发明技术方案的进一步改进在于：步骤3中，所述送粉的送粉速度为2.5～3.5g/s，送粉气流量为6～8l/min。
11.本发明技术方案的进一步改进在于：步骤3中，所述激光熔覆的工艺参数如下：激光功率为2.8～3.0kw，圆形光斑直径为5mm，搭接率为30～50%，扫描速度为450～600mm/min。
12.本发明技术方案的进一步改进在于：步骤3中，制得的熔覆层厚度为1.8～2.0mm。
13.本发明技术方案的进一步改进在于：步骤5中，单边磨削量为1.0～1.5mm。
14.由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：1、本发明通过制备h13钢模具修复用合金粉末，从而在特定的条件下，采用激光熔覆在h13钢模具上制备熔覆层，避免了传统工艺所带来的热变形大及热影响区大等缺点，可以在待修复的h13钢模具表面制得光滑平整，无气孔、无裂纹、无夹杂缺陷的高质量熔覆层，使得修复后的h13钢模具具有更长的使用寿命。
15.2、本发明提供的激光修复方法不仅能够节省生产成本、节约能源且环保。
16.3、本发明提供的激光修复方法简单实用，条件易控，易于实现大规模生产。
具体实施方式
17.下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：一种h13钢模具修复用合金粉末，按重量百分比计，所述合金粉末的组分及各组分的质量百分比组成为：c0.35～0.40%，si1.00～1.20%，mn0.25～0.35%，cr4.70～5.20%，mo1.50～1.55%，v1.00～1.25%，p≤0.030%，s≤0.030%，余量为fe；将原材料成分按上述合金比例进行配比，而后进行真空熔炼小钢锭，应用中频感应加热熔化小钢锭，采用水雾化方法制粉，然后对粉末进行粒度筛分；所述合金粉末粒度分布为135～325目。
18.一种h13钢模具激光修复方法，包括以下步骤：步骤1，对h13钢模具进行预处理，磨削模具表面，磨削量为0.3～1.0mm，然后采用工业酒精清洗，去除油污等杂质，将待修复的h13钢模具表面预热至400～500℃；步骤2，将h13钢模具修复用合金粉末放置于烘干箱中预热到100～150℃；步骤3，在通入保护气体的状态下，通过光纤激光扫描同轴送粉输送到位的合金粉末，在磨削后的模具表面制得熔覆层，熔覆层厚度1.8～2.0mm；所述激光熔覆的工艺参数如下：激光功率为：2.8～3.0kw，圆形光斑直径为5mm，搭接率为30～50%，扫描速度为450～600mm/min；保护气体为氩气；所述送粉的送粉速度为2.5～3.5g/s，送粉气流量为6～8l/min。
19.步骤4，对步骤3制得的熔覆层进行表面着色探伤，检测是否有裂纹等缺陷；步骤5，对步骤4检测合格的熔覆层采用磨削加工，单边磨削量为1.0～1.5mm，得到尺寸、公差、表面光洁度均符合要求的修复后的h13钢模具。
20.实施例1本实施例中，一种h13钢模具修复用合金粉末，按重量百分比计，所述合金粉末的组分及各组分的质量百分比组成为：c0.35%，si1.00%，mn0.25%，cr4.70%，mo1.50%，v1.00%，
p≤0.030%，s≤0.030%，余量为fe；将原材料成分按上述合金比例进行配比，而后进行真空熔炼小钢锭，应用中频感应加热熔化小钢锭，采用水雾化方法制粉，然后对粉末进行粒度筛分；所述合金粉末粒度分布为135～325目；一种h13钢模具激光修复方法，包括以下步骤：步骤1，对h13钢模具进行预处理，磨削模具表面，磨削量为0.3mm，然后采用工业酒精清洗，去除油污等杂质，将待修复的h13钢模具表面预热至400℃；步骤2，将h13钢模具修复用合金粉末放置于烘干箱中预热到100℃；步骤3，在通入保护气体的状态下，通过光纤激光扫描同轴送粉输送到位的合金粉末，在磨削后的模具表面制得熔覆层，熔覆层厚度1.8mm；所述激光熔覆的工艺参数如下：激光功率为：2.8kw，圆形光斑直径为5mm，搭接率为30%，扫描速度为450mm/min；所述保护气体为氩气；所述送粉的送粉速度为2.5g/s，送粉气流量为6l/min。
21.步骤4，对熔覆层进行表面着色探伤，检测是否有裂纹等缺陷；步骤5，对检测合格后的熔覆层采用磨削加工，单边磨削量为1.0mm，得到尺寸、公差、表面光洁度均符合要求的修复后的h13钢模具。
22.实施例2本实施中，一种h13钢模具修复用合金粉末，按重量百分比计，所述合金粉末的组分及各组分的质量百分比组成为：c0.35%，si1.10%，mn0.30%，cr5.00%，mo1.50%，v1.10%，p≤0.030%，s≤0.030%，余量为fe；将原材料成分按上述合金比例进行配比，而后进行真空熔炼小钢锭，应用中频感应加热熔化小钢锭，采用水雾化方法制粉，然后对粉末进行粒度筛分；所述合金粉末粒度分布为135～325目。
23.一种h13钢模具激光修复方法，包括以下步骤：步骤1，对h13钢模具进行预处理，磨削模具表面，磨削量为0.5mm，然后采用工业酒精清洗，去除油污等杂质，将待修复的h13钢模具表面预热450℃；步骤2，将h13钢模具修复用合金粉末放置于烘干箱中预热到125℃；步骤3，在通入保护气体的状态下，通过光纤激光扫描同轴送粉输送到位的合金粉末，在磨削后的模具表面制得熔覆层，熔覆层厚度1.9mm；所述激光熔覆的工艺参数如下：激光功率为2.9kw，圆形光斑直径为5mm，搭接率为40%，扫描速度为500mm/min；所述保护气体为氩气；所述送粉的送粉速度为3.0g/s，送粉气流量为7l/min。
24.步骤4，对熔覆层进行表面着色探伤，检测是否有裂纹等缺陷；步骤5，对检测合格后的熔覆层采用磨削加工，单边磨削量为1.0mm，得到尺寸、公差、表面光洁度均符合要求的修复后的h13钢模具。
25.实施例3本实施中，一种h13钢模具修复用合金粉末，按重量百分比计，所述合金粉末的组分及各组分的质量百分比组成为：c0.40%，si1.20%，mn0.35%，cr5.20%，mo1.55%，v1.20%，p≤0.030%，s≤0.030%，余量为fe；将原材料成分按上述合金比例进行配比，而后进行真空熔炼小钢锭，应用中频感应加热熔化小钢锭，采用水雾化方法制粉，然后对粉末进行粒度筛分；所述合金粉末粒度分布：135～325目；一种h13钢模具激光修复方法，包括以下步骤：
步骤1，对h13钢模具进行预处理，磨削模具表面，磨削量为1.0mm，然后采用工业酒精清洗，去除油污等杂质，将待修复的h13钢模具表面预热480℃；步骤2，将h13钢模具修复用合金粉末放置于烘干箱中预热到150℃；步骤3，在通入保护气体的状态下，通过光纤激光扫描同轴送粉输送到位的合金粉末，在磨削后的模具表面制得熔覆层，熔覆层厚度2.0mm；所述激光熔覆的工艺参数如下：激光功率为2.9kw，圆形光斑直径为5mm，搭接率为50%，扫描速度为550mm/min；所述保护气体为氩气；所述送粉的送粉速度为3.5g/s，送粉气流量为8l/min；步骤4，对熔覆层进行表面着色探伤，检测是否有裂纹等缺陷；步骤5，对检测合格的熔覆层采用磨削加工，单边磨削量为1.5mm，得到尺寸、公差、表面光洁度均符合要求的修复后的h13钢模具。
26.实施例4本实施例中，一种h13钢模具修复用合金粉末，按重量百分比计，所述合金粉末的组分及各组分的质量百分比组成为：c0.40%，si1.20%，mn0.35%，cr5.20%，mo1.55%，v1.25%，p≤0.030%，s≤0.030%，余量为fe；将原材料成分按上述合金比例进行配比，而后进行真空熔炼小钢锭，应用中频感应加热熔化小钢锭，采用水雾化方法制粉，然后对粉末进行粒度筛分；所用合金粉末粒度分布为135～325目；一种h13钢模具激光修复方法，包括以下步骤：步骤1，对h13钢模具进行预处理，磨削模具表面，磨削量为1.0mm，然后采用工业酒精清洗，去除油污等杂质，将待修复的h13钢模具表面预热500℃；步骤2，将h13钢模具修复用合金粉末放置于烘干箱中预热到150℃；步骤3，在通入保护气体的状态下，通过光纤激光扫描同轴送粉输送到位的合金粉末，在磨削后的模具表面制得熔覆层，熔覆层厚度2.0mm；所述激光熔覆的工艺参数如下：激光功率为3.0kw，圆形光斑直径为5mm，搭接率为50%，扫描速度为600mm/min；所述保护气体为氩气；所述送粉的送粉速度为3.5g/s，送粉气流量为8l/min。
27.步骤4，对熔覆层进行表面着色探伤，检测是否有裂纹等缺陷；步骤5，对检测合格的熔覆层采用磨削加工，单边磨削量为1.5mm，得到尺寸、公差、表面光洁度均符合要求的修复后的h13钢模具。
28.从实例可以看出，采用本发明修复的h13钢模具性能良好，能够满足相关使用要求。
29.本发明的工艺参数(如化学成分质量百分比、温度、磨削量、粒度等)的上下限取值以及区间值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。
30.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
31.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
32.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并
不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。