一种应用于低功率激光修复H13模具钢裂纹的表面活性剂及其制备方法

摘要

一种应用于低功率激光修复H13模具钢裂纹的表面活性剂及其制备方法，涉及一种应用于低功率激光修复H13模具钢裂纹的表面活性剂及其制备方法。本发明是为了解决目前利用低功率激光修复H13模具钢裂纹难以焊透较深裂纹，修复困难的技术问题。本发明的表面活性剂是由SiO

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于低功率激光修复H13模具钢裂纹的表面活性剂及其制备方法。

背景技术

模具工作环境恶劣，在生产中易发生断裂破坏现象，由于部分模具成本较高，为降低生产成本，需要对模具进行焊接修复。在模具修复中利用激光焊接技术延长模具寿命具有焊接速度快，热影响区小，焊缝性能好的优点，但受制于激光功率和成本的限制，大功率激光器设备价格昂贵，使用维护费用较高，模具修复成本接近制造成本，中小型工厂很难承担。而低功率激光焊难以焊透较深裂纹，修复困难。

在20世纪60年代中期，乌克兰巴顿焊接研究所率先引进活性剂概念，并应用于钛合金的TIG焊。

发明内容

本发明是为了解决目前利用低功率激光修复H13模具钢裂纹难以焊透较深裂纹，修复困难的技术问题，而提供一种应用于低功率激光修复H13模具钢裂纹的表面活性剂及其制备方法。

本发明的一种应用于低功率激光修复H13模具钢裂纹的表面活性剂按照重量百分比是由30％～45％的SiO₂、20％～35％的Cr₂O₃、23.5％～40％的TiO₂、5％～12％的MnO₂、0.2％～0.5％的ZrO₂和0.2％～0.8％的SrCl₂组成。

本发明的一种应用于低功率激光修复H13模具钢裂纹的表面活性剂的制备方法是按以下步骤进行的：

按照重量百分比称取30％～45％的SiO₂、20％～35％的Cr₂O₃、23.5％～40％的TiO₂、5％～12％的MnO₂、0.2％～0.5％的ZrO₂和0.2％～0.8％的SrCl₂，然后混合球磨2h～4h，得到应用于低功率激光修复H13模具钢裂纹的表面活性剂。

本发明的一种应用于低功率激光修复H13模具钢裂纹的表面活性剂的使用方法如下：

用丙酮清洗预处理的H13模具钢去除表面油污，然后用细钢刷去除预处理的H13模具钢表面氧化膜，得到表面处理完的H13模具钢；

将本发明的应用于低功率激光修复H13模具钢裂纹的表面活性剂和丙酮混合均匀至呈糊状，用扁平毛刷子将其均匀涂抹在表面处理完的H13模具钢表面裂纹的周围，覆盖裂缝宽度大于2厘米，涂抹的厚度为遮盖H13模具钢表面金属光泽为宜，待涂抹的活性剂完全干燥后，在氩气保护的条件下施加激光焊。

本发明的优点是：在相同的工艺条件下，H13模具钢涂覆本发明的活性剂与常规激光焊接相比焊缝熔深增加了76.5％，熔宽增加30.09％，深宽比增加了35.68％，焊缝成形良好，焊缝组织、成分以及力学性能未发生明显改变。因此在相同熔深情况下，可以采取较低功率激光器配合本发明所述活性剂替代大功率激光器进行焊接。因而有效的简化焊接过程，提高焊接生产效率，降低焊接成本。

附图说明

图1是试验一的焊接示意图，1是焊枪，2是未涂覆表面活性剂的区域，3是涂覆试验一制备的表面活性剂区域；

图2是试验一中H13模具钢上未涂覆表面活性剂的区域焊接后的焊缝横截形貌图；

图3是试验一中H13模具钢上的涂覆本试验制备的表面活性剂区域焊接后的焊缝横截形貌图；

图4是试验一中H13模具钢上未涂覆表面活性剂的区域焊接后的焊缝和涂覆本试验制备的表面活性剂区域焊接后的焊缝的实物对比图，区域A是涂覆本试验制备的表面活性剂区域，区域B是未涂覆表面活性剂的区域。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式为一种应用于低功率激光修复H13模具钢裂纹的表面活性剂，按照重量百分比是由30％～45％的SiO₂、20％～35％的Cr₂O₃、23.5％～40％的TiO₂、5％～12％的MnO₂、0.2％～0.5％的ZrO₂和0.2％～0.8％的SrCl₂组成。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述的应用于低功率激光修复H13模具钢裂纹的表面活性剂，按照重量百分比是由35.1％的SiO₂、23.3％的Cr₂O₃、36.2％的TiO₂、5％的MnO₂、0.2％的ZrO₂和0.2％的SrCl₂组成。其他与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述的应用于低功率激光修复H13模具钢裂纹的表面活性剂，按照重量百分比是由37.3％的SiO₂、23.5％的Cr₂O₃、30.1％的TiO₂、8％的MnO₂、0.5％的ZrO₂和0.6％的SrCl₂组成。其他与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述的应用于低功率激光修复H13模具钢裂纹的表面活性剂，按照重量百分比是由30％的SiO₂、33.5％的Cr₂O₃、25.4％的TiO₂、10％的MnO₂、0.4％的ZrO₂和0.7％的SrCl₂组成。其他与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：本实施方式一种应用于低功率激光修复H13模具钢裂纹的表面活性剂的制备方法，具体是按以下步骤进行的：

按照重量百分比称取30％～45％的SiO₂、20％～35％的Cr₂O₃、23.5％～40％的TiO₂、5％～12％的MnO₂、0.2％～0.5％的ZrO₂和0.2％～0.8％的SrCl₂，然后混合球磨2h～4h，得到应用于低功率激光修复H13模具钢裂纹的表面活性剂。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五的不同点是：按照重量百分比称取35.1％的SiO₂、23.3％的Cr₂O₃、36.2％的TiO₂、5％的MnO₂、0.2％的ZrO₂和0.2％的SrCl₂，然后混合球磨2h～4h，得到应用于低功率激光修复H13模具钢裂纹的表面活性剂。其他与具体实施方式五相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式五的不同点是：按照重量百分比称取37.3％的SiO₂、23.5％的Cr₂O₃、30.1％的TiO₂、8％的MnO₂、0.5％的ZrO₂和0.6％的SrCl₂，然后混合球磨2h～4h，得到应用低功率于激光修复H13模具钢裂纹的表面活性剂。其他与具体实施方式五相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式五的不同点是：按照重量百分比称取30％的SiO₂、33.5％的Cr₂O₃、25.4％的TiO₂、10％的MnO₂、0.4％的ZrO₂和0.7％的SrCl₂，然后混合球磨2h～4h，得到应用于低功率激光修复H13模具钢裂纹的表面活性剂。其他与具体实施方式五相同。

通过以下试验验证本发明的有益效果：

试验一：本试验为一种应用于低功率激光修复H13模具钢裂纹的表面活性剂的制备方法，具体是按以下步骤进行的：

按照重量百分比称取35.1％的SiO₂、23.3％的Cr₂O₃、36.2％的TiO₂、5％的MnO₂、0.2％的ZrO₂和0.2％的SrCl₂，然后混合球磨3h，得到应用于低功率激光修复H13模具钢裂纹的表面活性剂。

用丙酮清洗预处理的H13模具钢去除表面油污，然后用细钢刷去除预处理的H13模具钢表面氧化膜，得到表面处理完的H13模具钢；

将本试验的应用于低功率激光修复H13模具钢裂纹的表面活性剂和丙酮混合均匀至呈糊状，用扁平毛刷子将其均匀涂抹在表面处理完的H13模具钢表面裂纹的周围，覆盖裂缝宽度大于2厘米，涂抹的厚度为遮盖H13模具钢表面金属光泽为宜，待涂抹的活性剂完全干燥后，在氩气保护的条件下施加激光焊对H13模具钢上的涂覆本试验制备的表面活性剂区域和未涂覆表面活性剂的区域进行一次性焊接完成。表1是本试验的激光焊的焊接工艺参数。

表1激光焊的焊接工艺参数

图2是试验一中H13模具钢上未涂覆表面活性剂的区域焊接后的焊缝横截形貌图，图3是试验一中H13模具钢上的涂覆本试验制备的表面活性剂区域焊接后的焊缝横截形貌图。从图中可以看出未涂覆活性剂时，焊缝熔深较浅；涂覆本试验制备的活性剂时，焊缝熔深增大。在金相显微镜下选择合适的放大倍数并进行拍照，应用标尺功能测量出涂覆有本试验的活性剂时熔深是未涂覆活性剂的1.77倍。

对试验一中H13模具钢上未涂覆表面活性剂焊接后的区域和涂覆本试验制备的表面活性剂焊接后区域进行光谱分析，分析结果如表2和3所示，

表2未涂活性剂区域元素的成分数据表

元素 Cr Mo Si C 质量分数Wt(％) 4.86 1.47 1.14 0.41

表3涂覆活性剂区域的元素成分数据表

元素 Cr Mo Si C 质量分数Wt(％) 4.87 1.44 1.17 0.4

从表2和3能够看出，涂覆本试验制备的活性剂不改变焊缝的化学成分。

图4是试验一中H13模具钢上未涂覆表面活性剂的区域焊接后的焊缝和涂覆本试验制备的表面活性剂区域焊接后的焊缝的实物对比图，区域A是涂覆本试验制备的表面活性剂区域，区域B是未涂覆表面活性剂的区域，从图中可以看出涂覆本试验制备的活性剂的区域的焊缝熔化明显，熔宽明显增加。