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冷压冲模的堆焊工艺
' G5 }& O9 t# {, O% l- P. u采用堆焊工艺制作、修复冷压冲模，不仅可以节省大量的优质合金工具钢，而且工艺简单、成本低、制造周期短，尤其用于修复因磨损、崩刃造成报废的冲模时，经济效果更为显著，实际生产应用证明，用堆焊工艺制作、修复模具与用整体合金工具钢制作的模具具有同样的使用效果。
2 U! X; P1 a. Y. M5 K: E; O$ T: o6 D1 焊条及冲模基材的选择
& q# q$ O8 S5 [1 }- `3 ~. G1 g冷冲模工作时，刃口要承受较大的剪切力、冲击力和压应力，因此要求刃口具有高的硬度、强度、抗冲击力，其它部分应具有较高的塑性。为此选择了D322焊条，焊芯成分为5Cr5W9No2V。
w7 F* y4 @2 E H( w. \( O基材的选择应考虑模具的工作形式。弯曲模具多用A3或20钢；冲载3㎜以下板用20钢，冲裁3㎜以上板用45钢，冲裁厚板用45调质钢。
* b! c! A. R" j2坡口形式及尺寸/ W( p# ?& _( {% I: `
刃口件堆焊坡口形式关系到堆焊层的结合强度和使用寿命。试验了45°坡口和R形坡口，认为R形坡口（图1a）承受的冲裁力约为45°坡口（图1b）1.3-1.5倍，由表1可知，H与R的选择一般与被冲件板厚有关。- ~$ P$ u/ s! p- P
弯曲模的坡口形式也可参考此表进行加工。废旧模具按此表数值的0.7-0.8选择，并磨去1㎜左右的疲劳层。: B9 l. [3 f9 ~
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; | @. V9 S E- N. x) @4 a表1 被冲件板厚与H、R值的关系
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3焊前准备5 s. `$ a2 ^% O0 n1 m' ?
焊条在100-500℃下烘焙1h左右，亦可放入保温筒内存贮。基材上的坡口开好后，去除表面锈蚀、油等。用气焊火焰烘烤坡口处，并来回摆动以扩大受热面积，烘烤温度控制在300℃左右，A3、20钢为250℃左右，合金工具钢模具为350-400℃，大型模具按上述温度在退火炉中预热保温。
7 Z) P# }5 }+ y6 T( j" w9 r; ~4堆焊
* D% s) g' Z# Q3 g# B) q% R. b9 Y堆焊是由坡口中心开始向两外侧分别熔敷焊道。为了提高焊质量，减少加工余量，可以采用紫铜板强迫成型（如图2所示）。: |* ` w, b3 b' K, F, ~
堆焊45钢、20钢及A3钢，可焊完一层后打渣，堆焊第二层时要错开焊缝。
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3 x8 s0 Z# V! P. M: u4 [+ T修复旧模具，必须焊完一道后进行清渣，并用手锤轻轻敲周，以消除内应力。
% z/ X$ V. b0 o( E3 l* c; i. B选择D322焊条，直径为2.5-4㎜，焊接电流为80-100A，焊接速度要慢，以保证层间温度尽量低。层间温度超过550℃时，硬度值就会不同程度下降，如图3所示。
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堆焊层厚与硬度成比例变化，但超过一定厚度（10㎜左右）时，硬度不再随堆焊层厚度的变化而变化，如图4所示。
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5焊后处理及加工0 f, c% ^% n* ~& S7 _
工件堆焊后，在空气中冷却。修复大型表面可用厂棉灰覆盖保温。! M5 _9 O- \/ @) A# k
待工件充分冷却后进行表面加工。一般可用风动砂轮加工毛坯面，刃口用磨床开出，特殊部位可用电火花加工。由于堆焊后刃口硬度达HRC60以上，机械加工困难，可以对形状复杂的模具考虑退火处理，加工后淬火，但这样处理可能会引起裂纹、氧化脱碳等缺陷。# p; G+ ?) Z& w* U, c& {
对焊后出现的裂纹、气孔可用风动砂轮磨去重新堆焊。9 v! z5 c5 O7 z' y H+ e
6堆焊缺陷的预防4 q7 n3 Y7 ?' Y, F9 x
6.1裂纹
; L! e- q. S( a1 D+ D$ r# f# ^& m裂纹是堆焊中最常见的缺陷。包括纵向裂纹、横向裂纹和弧坑裂纹。纵向裂纹沿焊道纵向形成，对模具危害最大，必须磨去重新补焊。重新加热，温度可适当提高，焊接时降低焊速，减小电流。横向裂纺垂直于焊道可以允许少量存在，即每100㎜长焊道上有3-4条，但每条裂纹长度不超过3-5㎜，弧坑裂纹是由于突然收弧造成的，应缓慢收弧，填平弧坑。
" q0 f" W1 R. w1 X6.2剥离- [1 A- W! f& ^: B* b0 L& Y
堆焊层与母材产生的剥离，导致模具无法使用。解决办法是磨去剥离层，重新堆焊。适当提高烘烤温度，增加过渡层。
% _: ~5 P( w: h4 [) Q0 B/ J' k根据我厂设备情况，过渡层采用CO2焊接，焊丝为H08Min2Si,堆焊层厚3㎜左右。过渡层起到了缓解剥离的作用。4 P! A* M0 T. M( }0 b, p6 f
6.3气孔、夹渣
7 j/ b% {' M- x% F3 q# \3 ?. ?# s6 e刃口处的气孔、夹渣能引起模具塌边、崩刃。气孔产生的主要原因是焊条未烘焙好、母材有油污、锈蚀等。夹渣是由于电流过小和操作不熟练造成的，应适当增大电流，提高操作技术。; [: O; |! O, m3 J
7结束语. \3 ^! S: T _) v; [3 b
近几年来，采用冷压冲模堆焊工艺，制作和修复10多套模具及附件，节约钢材费用50%以上，工序周期缩短小2/3以上。特别是废旧模的修复，经济效益尤为显着。
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发表于 2007-7-17 08:57:58