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应用报道 Application Report

· 4140 合金钢
· 4340 合金钢

节约成本
激光热处理在汽车模具的制造和维护中节省的成本，
主要来自于免除了后硬化尺寸恢复过程。为了说明激光热
处理的潜力，请参考来自一家本地 OEM 模具供应商的以
下案例研究。
该研究涉及汽车内饰 / 成型模具的新零件制造。一家
中型 OEM 制造商通常每年生产 40~100 个这样的模具。
模具的重量范围从 8000~95000 磅（见图 3）。对于这项
工艺，以重量约为 42000 磅的中型装饰模具为例，计算
图3：OEM供应商使用的汽车装饰模具的示例；该模具尺寸为177×95×54英
寸，重93000磅。 产品加工的时间成本和每个步骤的日历天数。图 4 总结显
示了结果，并在表中（见第 36 页）进行了详细说明。
一些汽车应用的常见可激光处理材料包括 ： 图 4 还给出了模具制造中涉及的各个步骤。使用常
· D6510 球墨铸铁 规热处理方法（例如感应和火焰加热）生产的模具是粗加
· S7140 合金钢 工的，留下额外的原料达到 0.020 英寸，以应对由于热处
· G2500 灰铸铁 理过程引起的变形。然后将经过热处理的模具硬磨至最终
· G25HP 灰铸铁 尺寸。切割硬质材料需要更长的时间，并且需要昂贵得多
· G3500 灰铸铁 的工具。为简单起见，本案例研究未考虑硬铣削操作所需
· D4512 球墨铸铁 的额外工具支出。
· S0030 非合金钢 另一方面，激光热处理避免了热处理后加工和相关步
· S0050A 合金钢 骤，从而降低了生产的成本和总时间。
· A2 工具钢
· D2 工具钢 总结
· S7 工具钢 采用激光热处理将该产品线的年成本从 44.2 万美元
· M2 工具钢 降至 32 万美元，节省了 27.6％。交货时间从 17 天减少
常规热处理 总计 到 13 天， 净 增
小时: 8 12 80 1 6 1 12 80 1 20 221 速为 23.5％。预
步骤: ① ② ③ 送至 ④ 送至 ⑤ ⑥ 送至 ⑦ 计通过减少工具
编程 2D 粗/半 常规热处理 2D 3D完成 最终 费用可以进一步
基座 （完成） （分包商处） 基座 装配
3D加工 节省开支。总
天
(日程表): 0 1 4 1 2 1 1 4 1 2 17 能源使用量减
激光热处理 总计 少，这里未计算
小时: 8 12 110 1 8 1 20 160 数量，如果碳信
步骤: ① ② ③ 送至 ④ 送至 ⑤ 用额成为财务领
编程 2D 粗/半 激光热处理 最终 域的一部分，可
基座 （完成） （分包商处） 装配
3D加工 能会有未来的节
天
(日程表): 0 1 6 1 2 1 2 13 约。 █
图4：该示意图显示了模具制造中涉及的各个步骤。

38 JUNE 2019 工 业 激 光 应 用 INDUSTRIAL LASER APPLICATIONS CHINA