鑄造模具鋼焊接修復(fù)工藝分析

袁朝橋

（長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410124）

作為一種十分重要的工業(yè)產(chǎn)品制造材料，模具鋼目前在汽車(chē)電子儀表儀器加電電機(jī)等行業(yè)中，具有著十分重要的地位和作用。一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)模具來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)的零部件都具有生產(chǎn)率高，精度高，一致性高，復(fù)雜性高，消耗低等優(yōu)點(diǎn)，模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低也是影響一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要因素之一。在國(guó)外的一些發(fā)達(dá)國(guó)家中，模具鋼加工制造技術(shù)比較先進(jìn)，而且品類(lèi)齊全，越來(lái)越朝著優(yōu)質(zhì)化，精品化，制品化，高合金化，和低級(jí)材料強(qiáng)化等方向發(fā)展，導(dǎo)致目前，世界范圍內(nèi)的模具鋼系統(tǒng)也日漸完善。但是對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)，模具鋼在生產(chǎn)技術(shù)以及生產(chǎn)質(zhì)量方面與以前相比已經(jīng)有了較大的進(jìn)步和發(fā)展，但是與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍然存在著較大的差距。根據(jù)相關(guān)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明中國(guó)模具產(chǎn)值每年平均遞增20%，但是仍然有一部分高檔的模具是通過(guò)國(guó)外進(jìn)口而獲取的。而且在模具制造的過(guò)程當(dāng)中，相關(guān)的工作環(huán)境大多數(shù)為高溫高壓，所以，制作環(huán)境比較惡劣，模具在長(zhǎng)時(shí)間受到擠壓摩擦和交變應(yīng)力的影響下，會(huì)大大增加模具失敗的情況，造成嚴(yán)重的浪費(fèi)。所以就導(dǎo)致了模具再造修復(fù)能夠大大的減少浪費(fèi)的情況。

1 模具鋼分類(lèi)及其失效形式

1.1 模具鋼分

模具鋼主要是用來(lái)制作擠壓模，熱鍛模，冷沖模和壓鑄模的，而且主要分為三個(gè)種類(lèi)，第一是，熱作模具鋼，第二是冷作模具鋼，第三是塑料模具鋼。首先熱作模具鋼主要是用于熱擠壓模、錘鍛模、壓鑄模等，屬于一種在高溫的條件下，所形成的模具，而且熱作模具鋼還具有含碳量低的特點(diǎn)，通常為了提高材料的紅硬性和耐磨性，會(huì)在其中添加W、Mo、Cr、V等合金元素。另外冷作模具鋼主要是制造一些冷鐓模具，冷沖壓模具，冷擠壓模具，冷拉伸模具和輥壓膜等，這些模具制作的條件就是在室溫下形成的，而且冷作模具鋼具有硬度高、鋼碳含量高等特點(diǎn)，主要將其應(yīng)用于高硬度狀態(tài)下進(jìn)行工作。而塑料模具鋼實(shí)際上是屬于熱作模具材料中的一種。

1.2 模具鋼失效形式

一般來(lái)說(shuō)，模具在進(jìn)行制作的過(guò)程當(dāng)中，會(huì)受到受力方向，受力部位，冷熱交替以及受力大小等，因素影響，或者相關(guān)操作人員的操作方式不夠準(zhǔn)確，會(huì)直接導(dǎo)致模具表面出現(xiàn)了不同程度和形式的損傷，導(dǎo)致模具生產(chǎn)出來(lái)會(huì)具有一定的缺陷。等到模具生產(chǎn)出來(lái)進(jìn)行使用的過(guò)程當(dāng)中，相應(yīng)的產(chǎn)品生產(chǎn)后認(rèn)定為不合格的話，就直接會(huì)認(rèn)為模具失效。一般情況下模具失效主要包括以下幾種情況，熱疲勞，磨損，冷熱疲勞，開(kāi)裂，塑形變形，斷裂等。其中熱疲勞，磨損，開(kāi)裂，塑形變形，斷裂等失效形式主要發(fā)生在熱作模具和冷作模具上。另外熱作模具還具有塌陷，冷熱疲勞和熱侵蝕等失效形式。塑料模具的失效形式主要包括斷裂，表面磨損和變形，一般情況下都出現(xiàn)在形狀，尺寸和功能等方面。一般來(lái)說(shuō)鑄造模具的缺陷可以分為兩種，第一種是可消除，第二種為不可消除。某些缺陷在鑄造的過(guò)程中是不可消除的，其中主要包括，由于一些疏松的情況所導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生殘余應(yīng)力和鑄件密度低的情況是不可以消除的，對(duì)于一些出現(xiàn)的鑄造過(guò)程中產(chǎn)生的裂紋，沙眼氣孔缺肉，縮孔，縮松以及后續(xù)加工過(guò)程中出現(xiàn)的局部損傷，尺寸差，缺損以及磨損所導(dǎo)致的尺寸不合格的缺陷是屬于可以消除的。在進(jìn)行模具制造的過(guò)程當(dāng)中，所要耗費(fèi)的成本比較高，所以產(chǎn)生模具失效之后需要根據(jù)不同失效情況對(duì)模具進(jìn)行不同程度的修理，這樣不僅可以延長(zhǎng)模具的使用壽命，還可以大大降低相關(guān)企業(yè)的成本。根據(jù)相關(guān)研究調(diào)查表明，通過(guò)焊接技術(shù)對(duì)模具進(jìn)行修復(fù)具有一定的優(yōu)勢(shì)，能夠保證模具以一個(gè)較好的狀態(tài)參與到工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的過(guò)程當(dāng)中，而且該種方式還具有質(zhì)量穩(wěn)定，周期短，適用范圍廣，成本低等優(yōu)點(diǎn)，值得進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。

2 模具鋼焊接修復(fù)工藝

焊接技術(shù)在模具鋼修復(fù)的過(guò)程當(dāng)中具有適用范圍廣，操作靈活等優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用和認(rèn)可，隨著我國(guó)相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，焊接技術(shù)也在不斷的發(fā)展，當(dāng)前已經(jīng)將其應(yīng)用在了失效模具修復(fù)的工作當(dāng)中。

2.1 電弧堆焊

電弧焊接手法屬于模具修復(fù)中比較常見(jiàn)的修復(fù)手法，主要是將填充金屬熔敷在模具表面，并且能夠?qū)δ＞叩谋砻娉叽绾捅砻嫘阅苓M(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算和測(cè)量，通過(guò)堆焊修復(fù)技術(shù)，能夠?qū)δ＞弑砻娴囊恍┝鸭y，孔洞以及磨損和沖刷等失效形式進(jìn)行有效的修復(fù)，但是一些磨具有輕微開(kāi)裂和微小熱疲勞裂紋的情況應(yīng)用，該種方式是不可以進(jìn)行修復(fù)的，其中堆焊，技術(shù)主要包括等離子弧堆焊，供電弧堆焊以及鎢極氬弧焊。

（1）其中手工電弧堆焊具有操作靈活，設(shè)備簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，目前在應(yīng)用范圍方面最為廣泛，而且可以對(duì)模具進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)的修復(fù)，另外也可以針對(duì)一些破壞比較嚴(yán)重的模具進(jìn)行大面積的焊補(bǔ)。但是該種方式仍然存在著一些缺點(diǎn)，那就是焊接接頭質(zhì)量差別較大，修補(bǔ)方式生產(chǎn)效率低，焊縫內(nèi)存在殘余應(yīng)力高，焊接熱，影響區(qū)寬，以上因素很容易導(dǎo)致焊縫缺陷，所以在日常工作中使用該種方法需要對(duì)焊接方式，焊接材料以及工藝進(jìn)行有效的選擇。

（2）鎢極氬弧焊在修復(fù)的過(guò)程當(dāng)中，能夠受到氣體保護(hù)，所以直接導(dǎo)致金屬噴濺比較少，焊縫比較美觀，所以可以將其應(yīng)用在修復(fù)一些，形狀比較復(fù)雜，質(zhì)量性能比較高的小型熱作模具，但是該種方式的熔敷速度低，所以修復(fù)速度也比較低。

（3）等離子弧堆焊在進(jìn)行焊接的過(guò)程當(dāng)中，主要是利用壓縮電弧加熱工件來(lái)進(jìn)行，所以可以應(yīng)用在焊縫比較深，比較寬的模具失效形式中。另外等離子弧堆焊還能夠減少模具失效，斷裂和變形的發(fā)生率，具有較高的生產(chǎn)率，因此在修復(fù)過(guò)程當(dāng)中的成功率也比較高。

2.2 熱噴焊技術(shù)

熱噴焊技術(shù)主要是通過(guò)熱源來(lái)導(dǎo)致模具涂層材料融化，從而利用較快的速度，對(duì)模具失效區(qū)進(jìn)行修復(fù)層的制定，有利于推進(jìn)模具的修復(fù)。一般來(lái)說(shuō)涂層材料主要是用一些自熔性的合金粉末，其中主要包括Fe基粉、Ni基粉、Co基粉等。而且通過(guò)熱噴焊所形成的涂層可以與模具的機(jī)體緊密的結(jié)合，相關(guān)的結(jié)合強(qiáng)度比較高。但是熱噴焊技術(shù)應(yīng)用在小型的零部件商會(huì)對(duì)部件產(chǎn)生較大的影響，所以目前大多數(shù)利用熱噴焊技術(shù)應(yīng)用在大型零部件和機(jī)器制造中。目前在現(xiàn)實(shí)的工業(yè)制造過(guò)程當(dāng)中，比較常見(jiàn)的噴焊技術(shù)主要包括等離子噴焊技術(shù)和氧乙炔火焰噴焊技術(shù)，其中等離子噴焊技術(shù)具有熔深小的特點(diǎn)，而且，相關(guān)基材對(duì)于核心的沖淡率也比較低，所產(chǎn)生的噴焊層的氣孔和夾渣都很少。

2.3 激光填絲焊修復(fù)技術(shù)

激光天絲焊修復(fù)技術(shù)主要是利用焊接技術(shù)和激光技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用所形成的，通過(guò)激光技術(shù)能夠?qū)⒑附z進(jìn)行融化，而且焊絲與機(jī)體在凝固的過(guò)程當(dāng)中會(huì)形成一個(gè)熔凝層，能夠?qū)σ恍┠＞呤^(qū)域進(jìn)行及時(shí)的修復(fù)。該種方式的優(yōu)勢(shì)比較多，主要包括焊接線能量小、焊接變形小、非接觸性、精密化、焊接速度快、小型化等，而且也可以形成一定的自動(dòng)化，對(duì)于一些由于熱疲勞產(chǎn)生的微裂紋和小裂紋都能夠及時(shí)有效的修復(fù)。

2.4 復(fù)合修復(fù)技術(shù)

目前我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中對(duì)于模具的要求也比較高，而且模具的發(fā)展也越來(lái)越朝著高耐磨、高精度和長(zhǎng)壽的發(fā)展方向進(jìn)行，所以利用單純的焊接技術(shù)已經(jīng)不能滿足當(dāng)前我國(guó)模具發(fā)展的要求，因此復(fù)合型修復(fù)方法由此出現(xiàn)。其中主要包括超塑型固態(tài)焊接等技術(shù)，該種技術(shù)主要是利用材料的低應(yīng)力以及超塑性所形成了巨大的塑性流變和院子擴(kuò)散遷移率，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)和較低溫度下實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的連接，另外該種手法還具有擴(kuò)散和變形焊的優(yōu)點(diǎn)，在操作的過(guò)程當(dāng)中比較簡(jiǎn)單，而且也不需要利用氣體以及真空進(jìn)行保護(hù)。另外微區(qū)脈沖點(diǎn)焊技術(shù)也是其中的一種，可以利用不同工件之間，所形成的高能電脈沖，來(lái)產(chǎn)生一定的高溫，對(duì)相關(guān)局部進(jìn)行融化，最終可以實(shí)現(xiàn)微區(qū)焊接。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)工藝產(chǎn)品制造技術(shù)的不斷發(fā)展，精密制造業(yè)和焊接技術(shù)也在不斷的進(jìn)步發(fā)展過(guò)程當(dāng)中，對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)中出現(xiàn)的模具失效問(wèn)題，可以利用焊接修復(fù)工藝對(duì)失效模具進(jìn)行一定的修復(fù)，這樣不僅能夠提高模具的利用率，還能夠大大減少相關(guān)企業(yè)的成本，目前我國(guó)焊接修復(fù)工藝正朝著綜合性和復(fù)合性的方向發(fā)展，同時(shí)也能夠逐漸的滿足我國(guó)對(duì)于模具長(zhǎng)壽化和精品化的要求。