材料模具的焊補(bǔ)工藝與性能初探

柏洪武

（重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶404100）

在任何生產(chǎn)過(guò)程中，我們都希望能夠最大限度的降低成本。在沖壓的生產(chǎn)過(guò)程中，影響成本的主要因素是模具的質(zhì)量。如果模具使用不當(dāng)，就會(huì)引起局部的損害，如果不及時(shí)修復(fù)這種損害，就會(huì)對(duì)使用造成困擾，最后會(huì)造成浪費(fèi)。為了減少這種不必要的損失，模具必須及時(shí)進(jìn)行焊補(bǔ)。模具一般都是合金材料，焊接的工藝比較差，必須對(duì)焊接的過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格的控制。由此，我們可以看出焊接工藝對(duì)于模具生產(chǎn)的重要所在。

1 模具材料焊接要求簡(jiǎn)介

模具一般都是有很強(qiáng)的硬度的，在上下模之間要有嚴(yán)格的沖裁縫隙，在修復(fù)的時(shí)候，模具材料只允許我們進(jìn)行局部的加工，并且是不能再做熱處理的，焊補(bǔ)之后要求材料還是具有很高的硬度，并且不能有焊接的缺陷。一般公司內(nèi)使用的模具材料都是合金做成的，并且合金的成分是嚴(yán)格規(guī)定的：碳為0.85%～0.95%；鉻為0.95%～1.25%；硅為1.2%～1.6%；錳為0.30%～0.60%。這種合金材料在焊接時(shí)，很容易出現(xiàn)裂紋，一旦出現(xiàn)裂紋，模具只能夠報(bào)廢處理。

2 合金材料的焊接分析

在一般的情況下，合金材料的焊接很容易出現(xiàn)裂紋，我們一般認(rèn)為這些裂紋是焊接冷裂紋。因?yàn)樵谶@種合金材料中，化學(xué)成分的要求非常高，一般S、P這些雜質(zhì)的含量非常低，不會(huì)形成低熔點(diǎn)的共晶物，而只有在低熔點(diǎn)共晶物時(shí)才會(huì)出現(xiàn)焊接熱裂紋，因此在這種合金材料中出現(xiàn)的焊接裂紋一般都是冷裂紋。另外，冷裂紋的出現(xiàn)和淬硬傾向息息相關(guān)，材料的淬硬傾向越大，那么在焊接的過(guò)程中產(chǎn)生的焊接熱影響區(qū)域就會(huì)不可避免的出現(xiàn)淬硬組織馬氏體。在馬氏體出現(xiàn)轉(zhuǎn)變的時(shí)候，組織的體積也會(huì)隨著轉(zhuǎn)變。工件內(nèi)部的內(nèi)應(yīng)用加大，馬氏體是一種又脆又硬的組織，碳原子之間的間隙都存在于晶格中，這樣就會(huì)使得鐵原子偏離原來(lái)的平衡位置，晶格就會(huì)出現(xiàn)很大的變化，而焊接的過(guò)程不可避免的會(huì)出現(xiàn)快速的加熱、冷卻的過(guò)程，在這些過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)粗大的馬氏體，這種情況就使得裂紋更容易出現(xiàn)，進(jìn)而甚至是擴(kuò)展變大。

在微觀的組織中，我們可以看到很多的晶格缺陷，再加上熱力的不平衡，在組織的內(nèi)部就會(huì)出現(xiàn)很多的錯(cuò)位晶格，這些錯(cuò)位的晶格積累到一定的程度后，就會(huì)出現(xiàn)裂紋源，經(jīng)過(guò)內(nèi)應(yīng)力的作用，逐漸就變成了宏觀的裂紋。另外一種焊接冷裂紋是由氫的富集造成的。在焊接材料的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生很多的水分、鐵銹、油污，這些物質(zhì)在空氣濕度的作用下，就會(huì)產(chǎn)生氫的富集。如果是工作負(fù)載太重而出現(xiàn)裂紋，這個(gè)時(shí)候，氫是沒(méi)有作用的，但是，如果是疲勞斷裂，就可以清晰的看到氫的作用了。在氫含量高的地方更容易出現(xiàn)裂紋。

3 避免裂紋出現(xiàn)的策略

由前面的分析可知，材料在焊接的過(guò)程中主要產(chǎn)生兩種裂紋，即冷裂紋和氫致裂紋，這兩種裂紋都由其形成的原因，就此我們需要在分析原因的過(guò)程之后，找到避免裂紋的具體措施。其實(shí)，冷裂紋主要是由于淬硬傾向產(chǎn)生的，那么主要就要在焊接的過(guò)程中，避免淬硬傾向?qū)Σ牧系牟涣加绊?；而氫致裂紋主要是由于氫的富集，氫在焊接部位大量富集，進(jìn)而就容易產(chǎn)生裂紋，這種裂紋的避免就需要我們?cè)诤附拥倪^(guò)程中避免氫的產(chǎn)生和富集。具體的措施可以總結(jié)如下：

（1）避免淬硬傾向?qū)е碌睦淞鸭y。避免此種裂紋，可以從消除內(nèi)應(yīng)力開始做起。具體的方式是：①焊接之前，對(duì)工件進(jìn)行預(yù)熱，盡量降低焊接縫隙和熱區(qū)之間的溫差，以減少由溫差產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。預(yù)熱之后，工件的塑性也會(huì)變好，這樣就不容易出現(xiàn)裂紋；②在焊接的時(shí)候，盡量減少焊接的范圍，采取多層多道的焊接形式進(jìn)行焊接，進(jìn)而盡量縮小焊接熱產(chǎn)生的影響范圍區(qū)域；③在進(jìn)行多層多道焊接時(shí)，要一邊焊接一邊清理渣滓，以防止出現(xiàn)夾渣的情況，并且還可以釋放一些內(nèi)應(yīng)力。④在焊接之前，要進(jìn)行預(yù)熱工作，那么預(yù)熱溫度該如何確定呢？在機(jī)械行業(yè)中，人們習(xí)慣用淬硬傾向來(lái)衡量預(yù)熱溫度，也就是說(shuō)在材料中的碳當(dāng)量。碳當(dāng)量指的是在材料中除了碳之外的其他元素對(duì)應(yīng)的淬硬傾向等于碳的含量之和。碳當(dāng)量和鋼的淬硬傾向是成正相關(guān)的關(guān)系的，因此，在預(yù)熱的時(shí)候，碳當(dāng)量的數(shù)值越高，預(yù)熱的溫度就越高。

（2）避免氫致裂紋的出現(xiàn)。避免氫致裂紋的出現(xiàn)，顧名思義，就是要盡量減少氫的產(chǎn)生。具體措施見下：①在焊接的過(guò)程中，注意對(duì)焊接處的清理，要盡可能地將油污、銹跡的堆積，這些物質(zhì)都會(huì)產(chǎn)生氫；②在焊接的過(guò)程要對(duì)焊條進(jìn)行烘干，以此來(lái)消除藥皮之中的水分，并要注意將焊條放在保溫桶內(nèi)，用的時(shí)候再取出來(lái)；③盡量選擇干燥的天氣進(jìn)行焊接工作，盡量避免空氣中的水分進(jìn)入焊接縫隙。

4 焊接材料的選擇

在焊接時(shí)，焊接材料很重要，我們一般要選擇堆焊的焊條，因?yàn)?，這種焊條的硬度較高，對(duì)于焊接的效果有很好的作用?，F(xiàn)在就將焊接時(shí)需要注意的事項(xiàng)總結(jié)如下，以避免在焊接的過(guò)程中出現(xiàn)焊接裂紋，造成生產(chǎn)的損失：①在焊接時(shí)，盡量選擇堆322焊條；②焊條在焊接之前要進(jìn)行烘干，具體烘干溫度在350℃作用，時(shí)間為1h，然后放進(jìn)保溫桶保存；③焊接之前將油污、銹跡清理干凈，避免氫的產(chǎn)生和富集；④焊接前要進(jìn)行預(yù)熱工作，預(yù)熱溫度為300～400℃；⑤焊接的范圍盡量小，采用多層多道式焊接方式，并且及時(shí)清理渣滓；⑥焊接之后要注意使材料逐漸冷卻。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)文章的種種分析，我們可以清楚的知道焊接過(guò)程中產(chǎn)生裂紋的種類，以及產(chǎn)生裂紋的原因，針對(duì)不同的裂紋，以及不同的原因，我們需要總結(jié)分析不同的手段去避免焊接裂紋的出現(xiàn)，以此來(lái)提高焊接質(zhì)量。

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