模具修复

模具修复

目前我国的模具产业在制造技术、材料技术方面均不逊色于国际先进水平，然而我国的模具寿命却难及工业发达国家的二分之一。究其原因，是我国模具行业的管理普遍落后，模具设计不精湛，从而造成非正常时效的模具数量居高不下，并且模具修复技术不够完善。提高模具的使用寿命是许多企业急需解决的技术问题。

一、模具的失效形式

模具失效形式大致为磨损、断裂(包括开裂、碎裂、崩刃、掉块(剥落)、腐蚀、疲劳和变形等)。模具可能同时出现多种形式的失效，各种失效之间相互渗透、相互诱发、相互影响，当某种损伤的发展导致模具失去正常功能时，则模具失效，如表1：

表1 模具失效形式及特征

二、模具的修复途径

模具的修复途径多种多样，例如堆焊修复、电火花强化修复、热喷焊修复、激光熔覆修复等等。本文篇幅有限，只能介绍部分。

1、堆焊修复

堆焊技术是最早用于模具修复的表面技术，它指用焊接方法在模具受损区域堆覆一层或数层具有一定性能材料的工艺过程。在修复区域获得具有耐磨、耐热、耐蚀等特殊性能的熔覆层，使模具达到使用要求。模具堆焊修复技术主要有火焰堆焊、电弧堆焊、电渣堆焊、等离子堆焊和激光堆焊。

2、电火花强化修复

电火花模具修复技术是利用电火花堆焊设备在需修复的模具表面沉积金属，利用电弧放电将电极材料转移并堆积到工件表面。利用电火花技术可在模具失效表面沉积一层特殊合金，不仅起到修复的作用，还能起到强化作用。电火花强化修复依据不同的材料沉积、修复目的不同而采取不同电极材料对工件进行修复。

3、热喷焊修复

喷焊方法是采用氧-乙炔火焰作为热源，通过喷枪将合金粉末加热到熔融或半熔融状态，并以高速喷向预热后的模具表面，形成喷焊层，再将喷焊层加热重熔，如此反复直至喷焊层达到预定的厚度。热喷焊设备一般为氧-乙炔焰喷焊，合金有Ni基和Co基自熔性合金粉末。因热喷焊层与基体呈冶金结合，满足模具工作条件对表面的要求，修复后模具的寿命可大幅提高。

4、激光熔覆修复

模具激光熔覆修复技术是指在经过预处理的模具失效区域处以不同的填料方式放置所选的材料，经激光辐照后材料以极快的速度和基体表面薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低、与基体呈冶金结合的表面涂层。根据熔覆的金属材料，可使修复后的模具具有比原来模具更优异的表面硬度、耐磨性、红硬性、抗冷热疲劳等性能。长春工业大学利用激光熔覆技术，在失效的热辊锻模具表面熔覆一层钴基合金+WC材料，使模具寿命提高5倍以上，而且产品质量也明显提高，为工厂带来了上千万的经济效益。

5、刷镀

刷镀技术是在工件局部表面快速电化沉积一种金属或是一种合金的一门技术,也有称作无槽电镀或金属涂镀的。电刷镀技术因为设备简单,使用方便灵活,镀层沉积速度快,在工业上应用广泛。

下面介绍刷镀在修复塑料模具型腔表面损伤上的应用。

（1）刷镀前处理工艺：使用过的塑料模具型腔表面有许多污垢、锈蚀、油泥等,必须仔细清理,首先采用电除油和盐酸活化。电除油是利用除油剂的化学清洗功能和阴极析氢鼓泡的机械清洗功能去除模具表面的油污。盐酸活化是利用盐酸的化学去锈能力和阳极电化学活化功能,去除模具型腔金属表面的锈蚀和氧化膜,去掉原有镀层,增加刷镀层与模具的结合强度。

（2）刷镀工艺：第一层刷镀层(底镀层)主要是为了增加镀层和模具型腔金属的结合强度,在结合牢固的底镀层表面就可以选择较厚的镀层(有加厚镍和加厚铜)修复工件。

（3）打磨抛光和修补：模具型腔的损伤如麻点、锈蚀、蚀孔、划痕,在刷镀之前必须处理,否则会严重影响镀层的结合力。可用高速风动工具和磨具将待修复的型腔表面打磨干净并抛光。如果模具表面损伤较严重、较大的蚀孔和划痕深度超过 0.2mm,除了采用打磨抛光外,还要采用添加了导电金属粉(如铜粉、银粉)的高温无机胶修补其低凹处,经打磨抛光后再进行刷镀。

（4）刷镀后处理：首先用干净棉花擦干刷镀液,然后用碱性电除油剂涂抹在刷镀层的表面,中和酸性的刷镀液,水洗后用棉纱擦干。用抛光布轮和绿色抛光膏降低表面粗糙度值,涂抹油脂防锈。

6、电刷镀和工模具修补技术相结合的复合修复工艺

在大型零件的修复过程中，我们有时采用两种或多种完全不同的工艺手段，通过综合运用完成其中一种工艺不能完成的修复工作。复合工艺往往根据修复工作需要而采用。在实际工作中，尤其在一些大型的、重要零件的高精度表面实旅维修的过程中，需采用复合技术的情形颇多。

下图为某厂挤出附合机的冷却管，是一种高精度大型零件，该件由于操作事故在轴向造成严重划伤。

由于冷却管是保证附合机印刷质量的关键部件，精度要求比较高，特别是表面光洁度要求高。综上情况，如用传统的锡一铋合金填补沟槽的修复方法就有一定的困难，这是因为用布轮进行机械抛光时，表面基体温度高，沟槽内的锡一铋合金会熔化，使表面镀层产生变形，很难保证其精度。要克服表面变形，保证表面光洁度，先用工模具修补机技术填补沟槽，再在表面刷镀快速镍，然后对表面镍工作层抛光，表面就不会产生变形，光洁度也能达到要求。

从挤出附合机冷却管修复后半年多的使用情况看，未出现任何故障，从尺寸精度和耐磨情况看都很好。采用工模具修补机和电刷镀综合工艺，适用于较深沟槽的精密件修理。这样做的好处是节省时间和经费，修复部位结合强度高，可产生高尺寸精度和光洁度的修复表面。

三、结束语

运用表面技术对模具进行修复是延长模具寿命的一种重要手段，随着表面技术的发展，可用于修复的模具的范围也越来越广。随着模具使用范围的扩大，使用性能的提高，不论从节约资源、降低成本，还是从带来的附加社会效益来看，运用模具修复技术对加工超差和失效的模具进行修复都是模具制造业中不可缺少的一部分。随着我国对建设节约型社会政策的推进，模具表面修复技术必将更快地发展。

参考文献（References）

[1] 郑滢滢，模具的失效形式与修复[J]，模具制造，2014,4:83-86.

[2] 江子伦，胡仲翔，武成禹，孙玉兰，采用电刷镀和工模具修补复合工艺修复“挤出附合机"冷却管[J]，

电刷镀技术，1999，2:105-106.

[3] 陈洪年，型腔模具的新型强化工艺—一刷镀枝术[J]，模具技术，1985，6:88-90.

[4] 罗泸蓉，阎康平，刷镀对塑料模型腔的修复和强化[J]，模具工业，2000,3:51-53.