[发明专利]一种汽车变速箱齿轮热锻模具激光再制造修复工艺

说明书

技术领域

本发明涉及激光熔覆领域，具体为一种汽车变速箱齿轮热锻模具的激光再制造修复工艺。 

背景技术

随着我国经济的快速增长，汽车工业得到了飞速发展。2001 年，中国成功加入世贸组织，我国汽车工业迎来了一场前所未有的机遇和挑战。国家领导人对汽车产业的发展非常重视，经过广泛调研，调整了国家的汽车产业政策，改革了汽车行业的管理体制，在进一步扩大改革开放的大背景中，为汽车工业的长足发展开辟了更为宽松的生长环境。 

人们衡量一辆汽车的好坏优劣，很大程度上决定于变速箱的质量。而变速箱的质量取决于齿轮的设计与制造。有些商用货车的变速箱挡位多达十个甚至十五个以上，这就和齿轮设计有关。变速箱是汽车的重要核心部件之一，其主要作用在于实时调节汽车的驱动力和车速，以适应汽车在行驶过程中面临的实际路况：如起步、怠速停车、低速或高速行驶、加速、减速、爬坡和倒车等，这种功能是通过齿轮箱内部多个轮系组合实现的。变速箱齿轮对汽车安全行驶非常重要，它的好坏直接影响动力输出的连续性、稳定性、强度好坏，决定行驶安全性，变速箱齿轮一般采用热锻模具生产。 

热锻模具是汽车工业生产的关键部件，如汽车齿轮、曲轴、轮毂等都是由热锻模具锻造生产出来的。热锻模具不仅消耗量大，费用昂贵，而且其材质的好坏直接影响着产品的数量、质量和生产效率。 

热锻模具的服役条件极为苛刻，在热锻过程中，同时承受着机械载荷、热载荷和摩擦载荷，即：承受着高温、急热、急冷、重载和冲击。热锻模具的表面与温度高达900～1200℃的红热锻件直接接触，然后又被强制冷却，连续经历着急冷和急热的交变作用。锻压过程中毛坯在模具表面的剧烈大变形和与模具表面的摩擦磨损导致热锻模型的型腔面摩擦、磨损和热疲劳。因此，热锻模具的主要破坏形式之一为热疲劳破坏，即热锻模具表面发生龟裂和剥落现象，热磨损是其主要失效原因之二。上述失效直接影响热锻件的表面光洁度和模具寿命，使热锻件质量稳定性下降和生产成本大幅增加。因此，提高热锻模具表面质量和使用寿命已成为汽车制造业中最具核心竞争力的关键技术。 

目前，有关提高热锻模具表面质量和使用寿命的方法主要从三个方面研究，其一是改善模具的整体结构和装配；专利号为200820002916.0的发明专利公布了一种热锻模具，采用镶嵌式模具，与整体热锻模具相比，性能优良，而且节约材料，降低制造成本，显著提高了模具的质量和使用寿命。专利号为200920105039.4 的发明专利公布了一种热锻模具的结构，采用分体结构的模块，加工成本和维护成本低，使用性能好，特别适合在热锻压模具中使用。专利号为201120115880.9的发明专利对专利号为200920105039.4专利中的结构进行了改进，在模芯与模套之间添加了一层润滑膜。专利号为96225882.2的发明专利公布了一种汽车后半轴法兰热锻模具。专利号为201120203661.6的发明专利公布了一种汽车变速器驱动盘毂热锻模具。专利号为2011202071.9.4的发明专利公布了一种汽车自动变速器输出花键轴热锻模具。 

其二是材料成分设计；申请号为200610038628.6的发明专利公布了一种高耐磨热锻模具铸钢的材料成分。经过几十年的发展，材料体系已相对成熟，常用的为H11、H12或H13等耐热模具钢，材料性能进一步挖掘的潜力有限。采用新材料，对于失效材料的废弃是一种材料的浪费。 

其三是采用各种表面改性技术，改善模具的服役性能；其中，专利号为02114481.8的发明专利公布了一种精密叶片热锻模具PCVD等离子体渗镀复合强化方法，获得的渗氮层厚度为150～180μm，渗氮层太薄。申请号为201010225376.4的发明专利公布了一种热锻模具修复用堆焊焊条的成分。申请号为201110135909.4的发明专利公布了一种热锻模具堆焊修复及再制造用特种焊条的成分和制造方法，该焊条可以焊前免预热、焊后免热处理，现场使用方便，修复后热锻模具使用寿命长于热锻模具3倍左右，但是焊条的制备工序复杂。专利号为200710164614.3的发明专利公布了一种用于热锻模具的纳米复合耐磨涂层组合物及其应用，该复合物为纳米陶瓷粉末、纳米碳管、钴和粘接剂，用高能激光束对预涂上述复合物的涂层进行扫描，得到纳米复合耐磨涂层，具有高硬度、高耐磨性、高减磨性，且处理速度快，效率高，适应性强，能增加模具使用寿命35%以上。但是该方法中，粘接剂的使用使得在激光扫描过程中燃烧严重，喷溅物容易损坏激光镜头。而且，粉末较为昂贵，没有商业化粉末可以购买，不易实现产业化生产。 

发明内容