(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210846681.8 (22)申请日 2022.07.05 (71)申请人 浙江工贸职业 技术学院 地址 325000 浙江省温州市鹿城区府东路 717号 (72)发明人 张跃飞　刘敬祺　陈文杉　张珊珊　 黄知洋　滕淑珍　赵锡锋　 (74)专利代理 机构 北京阳光天下知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11671 专利代理师 李满红 (51)Int.Cl. G01N 3/56(2006.01) G01N 3/02(2006.01) G01N 1/42(2006.01) G01N 1/44(2006.01)C23C 24/10(2006.01) (54)发明名称 一种塑料模具钢耐磨性能快速测试装置 (57)摘要 本发明提供了一种塑料模具钢耐磨性能快 速测试装置， 涉及模具性能测试技术领域， 包括： 激光熔融模块、 分析调节模块、 摩擦磨损模块和 性能评估模块； 激光熔融模块用于控制激光束在 金属模具表 面进行分区域连续扫描， 使得金属表 面的快速熔化和冷却凝固， 在试样表 面制备不同 面积占比的条纹状、 网格状和密排状仿生耦合单 元体模型； 分析调节模块用于分析仿生耦合单元 体信息及输出激光调节参数和接收反馈信息； 摩 擦磨损模块用于对仿生耦合模具进行摩擦磨损 和信息记录； 性能评估模块用于对记录数据进行 分析对比， 根据分析对比结果对仿生耦合模具进 行寿命评估， 本发明降低了模具性能优化成本， 还可避免资源浪费， 更好地提高模具的使用寿 命。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 115165649 A 2022.10.11 CN 115165649 A 1.一种塑料模具钢耐磨性能快速测试装置， 其特征在于， 包括： 激光熔融模块、 分析调 节模块、 摩擦磨损模块和性能评估 模块； 所述激光熔融模块用于控制激光束在金属模具表面进行分区域连续扫描， 使得金属 表 面的快速熔化和冷却凝固， 在试样表面制备不同面积占比的条纹状、 网格状和密排状仿生 耦合单元体模型； 所述分析调节模块与 所述激光熔融模块相连接， 所述分析调节模块用于分析仿生耦合 单元体信息， 并输出激光调节参数和接收仿生耦合单 元体的反馈信息； 所述摩擦磨损模块用于通过摩擦装置对仿生耦合模具进行摩擦磨损， 并对模具表面温 度场、 应力场分布和磨损量进行记录； 所述性能评估模块用于对所述分析调节模块的检测记录信息和所述摩擦磨损模块的 记录数据进行分析， 根据分析 结果对仿生耦合模具进行寿命评估。 2.如权利要求1所述的塑料模具钢耐磨性能快速测试装置， 其特征在于， 所述激光熔融 模块包括半导体激光器、 激光控制模块、 机械手工作台和冷却系统， 所述半导体激光器和所 述激光控制模块电连接； 所述半导体激光器的发射波长通过光纤输出后的激光能量在试样表面呈高斯分布， 所 述激光控制模块用于接收所述分析调节模块的激光调节参数， 根据所述激光调节参数控制 所述半导体激光器在金属模具表面进行熔融， 形成仿生耦合单元体， 所述激光控制模块包 括用于进 行电流、 脉宽、 频率和离焦量调节的调节模块及机械手控制模块， 所述机械手控制 模块用于控制所述机械手工作台上的多自由度机械手臂 转动， 进而带动激光器进 行多维运 动， 改变仿生耦合单元体间距， 并实现多角度加工需求， 所述冷却系统与所述半导体激光器 相连接， 用于进行高温冷却。 3.如权利要求2所述的塑料模具钢耐磨性能快速测试装置， 其特征在于， 所述分析调节 模块包括仿生耦合单 元体结构检测模块、 参数优化模块和信息反馈模块； 所述仿生耦合单元体结构检测模块包括切割 装置、 显微信 息获取装置和第 一信息记录 模块， 所述切割装置用于通过电火花线切割机对仿生耦合单元体进行横向切割处理得到观 察试样， 所述显微信息获取装置用于获取所述观察试样的图像信息， 设计人员可通过所述 图像信息进行进一步观察分析， 还用于对仿生耦合单元体尺寸和仿生耦合单元体的显微硬 度进行多次测量， 并计算平均值， 将平均值信息发送至所述第一信息记录模块进 行记录， 所 述图像信息包括仿生耦合单元体横截面激光共焦照 片、 XRD衍射图谱、 仿生耦合单元体表 面 环境场发射扫描电镜照片、 仿生耦合单 元体低倍HRTE M照片和纳米颗粒表征信息； 所述参数优化模块用于获取仿生耦合模型， 根据 所述仿生耦合模型和仿生耦合单元体 的反馈信息 输出激光调节参数； 所述信息反馈模块用于接收所述仿生耦合单元体结构检测模块反馈的图像信息和所 述摩擦磨损模块检测的磨损 信息， 所述磨损 信息包括显微硬度分布曲线、 磨损量对比图、 对 摩擦系数的影响折线图和磨损形貌图信息 。 4.如权利要求3所述的塑料模具钢耐磨性能快速测试装置， 其特征在于， 所述分析调节 模块还包括仿生分布模型设计模块和仿生耦合数据库； 所述仿生分布模型设计模块用于根据仿生信息库中收集的仿生强化元素信息设计仿 生耦合模型， 将所述仿生耦合模型输入所述 参数优化模块；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115165649 A 2所述仿生耦合数据库用于存储基体材料、 激光参数、 耦合体、 分布情况和仿生功能表面 的信息， 并进行关系关联和设置查询参数和字段。 5.如权利要求4所述的塑料模具钢耐磨性能快速测试装置， 其特征在于， 所述摩擦磨损 模块包括模拟磨损装置、 磨损信息检测模块和第二信息记录模块； 所述模拟磨损装置用于对完成仿生耦合的仿生耦合模具进行模拟磨损， 所述模拟磨损 装置包括驱动电机、 偏心轮、 负载、 摩擦副设备和磨损参数设置模块， 所述驱动电机用于驱 动所述偏心轮， 带动所述摩擦副设备进行直线往复运动， 对仿生耦合模具试样产生摩擦磨 损， 所述磨损参数设置模块用于设置负载重量、 磨损时间、 电机转速； 所述磨损信息检测模块用于对磨损后的仿生耦合模具试样磨损量和磨损形貌图片进 行采集， 还用于对模 具表面温度场， 应力场分布和磨损量进 行实时检测， 并将采集信息和检 测信息发送至所述第二信息记录模块； 所述第二信息记录模块用于对仿生耦合模具试样的磨损前后信 息进行对比关联记录， 还用于对实时检测信息进行记录， 并将记录信息上传至所述 性能评估 模块。 6.如权利要求5所述的塑料模具钢耐磨性能快速测试装置， 其特征在于， 所述性 能评估 模块包括分析对比模块、 模具寿命评估 模块和评估报告输出模块； 所述分析对比模块用于对所述仿生耦合单元体结构检测模块的检测记录信息和所述 摩擦磨损模块的记录数据进行分析对比， 得到激光仿生耦合模型与磨损性能之 间的对应关 系； 所述模具寿命评估模块用于根据分析对比结果对不同区域进行仿生强化的仿生耦合 模具进行寿命评估； 所述评估报告输出模块用于接收所述模具寿命评估模块得到的寿命评估结果， 将所述 寿命评估结果以可视化形式输出。 7.如权利要求6所述的塑料模具钢耐磨性能快速测试装置， 其特征在于， 所述分析对比 模块包括第一分析对比模块和第二对比分析模块； 所述第一分析对比模块用于获取多组激光加工参数、 仿生耦合模型面积占比和试样单 元体的显微组织特征的信息， 进而得到不同疲劳温度和激光能量下仿生耦合模型对疲劳性 能、 磨损性能的影响规 律； 所述第二对比分析模块用于分析模具表面分区域制备的不同的仿生耦合模型组合后 的各信息， 得到不同模型组合的仿生耦合表面分区域模具钢抗疲劳磨磨损性能的影响规 律。 8.如权利要求4所述的塑料模具钢耐磨性能快速测试装置， 其特征在于， 还包括缺陷检 测模块， 所述缺陷检测模块与所述激光熔融模块相连接， 所述缺陷检测模块包括光学扫描 装置和特征匹配分析模块， 所述光学扫描装置用于获取仿生耦合单元体的三维扫描数据， 将所述三 维扫描数据发送至所述特征匹配分析模块， 所述特征匹配分析模块将所述三维扫 描数据与所述仿生耦合数据库中的耦合体模板特征信息进行对比， 若对比结果一致， 则无 缺陷， 否则， 进行缺陷提醒和修 正。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115165649 A 3