常用模具修复技术介绍

常用模具修复技术介绍

唐秀秀

（华侨大学机电学院10级材料成型与控制工程班1011117038）

摘要：在模具应用广泛的现在，模具的修复具有重要的意义。介绍常用模具修复技术的原理、工艺特点、工艺过程及应用等方面。其中包括电弧堆焊修复技术、热喷涂修复技术、电刷镀修复技术、激光熔覆修复技术。

关键词：模具修复；热喷涂；激光熔覆；电刷镀；电弧堆焊

Material forming and control engineering

Tangxiuxiu

（Material forming and control engineering，Huaqiao University Grade10 1011117038) Abstract:I n the mold of widely used now, mold repair has important significance.The principle, technological characteristics, introduced the commonly used mold repair technique process and application etc..Including the arc welding repair technology, thermal spraying technology, brush plating repair technology, laser cladding repairing technology.

Keywords:Mold repair,Welding repair,Thermal spraying,Brush plating repair,laser Cladding repairing。

引言

模具是现在制造业的基石。它在现代工业中具有极其重要的作用，它的质量直接决定产品的质量。由于科技的发展，对模具的要求越来越高，模具正向着多种类、大型化、高性能、高精度的方向发展。由此，模具的加工成本也在不断上涨，而延长模具的寿命无疑是降低成本的最佳途径。在延长模具寿命方面，模具的修复起到重大的作用。

传统修复模具的方法很多，如钳工镶块嵌入法和镶块粘接法、电镀、电火花工艺、热喷涂、堆焊技术等等。现在就几种常用的模具修复技术进行介绍。

1、电弧堆焊修复技术

原理

堆焊作为一种表面强化技术，可使母材表面具有良好的耐磨、耐蚀、耐高温、抗氧化、耐辐射等优良性能，使母材和表面金属承受不同的载荷或发挥其不同的理化特性，

做到物尽其用。堆焊是焊接的方法，把填充金属熔敷在模具损坏处表面，以便得到所要求的性能和规格。

特点

(1) 在模具制造方面，简化了设计结构，节省了模具钢用量，提高劳动生产率。

(2) 在维修方面，由于采取对模具磨损处实施局部堆焊，在作业现场即可完成修复。修复后的模具因为加入了合金，其强度、硬度及韧性等都较原模具有显著提高。

(3) 可提高工件的使用寿命，节省制造及维修费用和周期，降低生产成本。

(4) 焊前需对基体的修复部位开槽或打坡口，不适宜对薄而精密的模具进行修复。

(5) 稀释率较高，热影响区大，焊后易产生翻泡、气孔、夹渣、未焊透、疏松、裂纹、硬度不均、焊道成形不良等缺陷，易引起模具基体变形。

工艺及应用

对于模具堆焊而言，极易出现的焊接缺陷是开裂和剥离，为防止此类现象的发生，一般需进行焊前预热及焊后保温，预热应在450~C左右，时间不少于45min；焊条则需在250-350~C温度下烘熔1～2h。堆焊时将预热好的焊件从炉中取出，立即施焊，焊后送入炉中保温不少于30min，然后取出，空冷，用锤击来消除焊前应力，这样可防止开裂及剥离。[1]

例：3Cr2W8V套筒热锻模堆焊修复[2]

3Cr2W8V钢套筒扳手热锻模的工作条件十分恶劣。模腔长期承受冲击载荷和热疲劳应力的作用，多因受力的棱角部位磨损或压塌而导致模具不能继续使用。若将报废的模具堆焊修复，则有显著的经济效益。报废模具的堆焊修复工艺如下：

(1)首先将模具按3Cr2WgV钢等温退火的规范要求进行等温退火。通过机械加工彻底清除受磨损表面的疲劳层及龟裂，一般加工深2 5mm；并将型腔内的油、锈清理干净。在型槽部位机械加工时，应注意使尺寸圆滑过渡。模具加工好后，整体人炉预热至40O一500℃，按1．5～2mirdmm保温。

(2)选用Ф4mm的D337焊条堆焊，焊条焊前在350℃烘干1h。

(3)焊时直流反接，采用小电流、短弧焊接，运条要快，可稍作横向摆动。模体温度低于300℃时应重新人炉升温。堆焊层厚度应留足2—3mm的加工余量。

(4)焊后立即人炉保温，再按3cr2w8v钢等温退火的规范进行等温退火。

(5)堆焊的模具经机械加工后按照3Cr2W8V钢调质热处理的规范进行调质热处理。

经检验，模具堆焊层的硬度值为44—48HRC，与其体硬度≥45HRC基本一致。堆

焊修复的模具可连续锻压700件工件，达到新模具寿命的平均值，而其成本仅为新模具的四分之一。

存在的问题

由于堆焊合金与基体的物理性能和化学性能通常相差较大，它们的熔点、热导率、线膨胀系数及力学性能等方面都有很大的差别，这给堆焊带来了很大的不利影响。

（1）易产生热裂纹由于合金元素及有害杂质的作用，在焊缝中出现偏析后易形成低熔共晶体和脆性化合物，使接头易产生热裂纹，且两种金属的线膨胀系数差别越大，热裂倾向越大。

（2）难溶合，易变性当两种被焊金属的熔点相差很大时，易使焊接接头难以熔合，甚至导致焊缝与母材剥离。当两种金属的导热系数和比热容不同时，会改变焊缝的温度场及结晶条件，使焊接热影响区变宽，焊接时产生较大的焊接应力与变形。

（3）电弧不稳定，焊缝形成不良当两种金属电磁特性相差很大时，容易发生磁偏吹现象，影响电磁稳定，焊缝形成不良。[3]

2、热喷涂修复技术

原理

热喷涂技术是利用热源将喷涂材料加热至溶化或半溶化状态，并以一定的速度喷射沉积到经过预处理的基体表面形成涂层的方法。

根据热源不同，喷涂法分为火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂三种。[4]

1）火焰喷涂[4]

火焰喷涂就是以气体火焰为热源的一种喷涂方法。按火焰喷射的速度分为火焰喷涂、火焰冲击喷涂和超音速火焰喷涂三种。作为燃料的气体有乙炔（燃烧温度

3260℃）、氢气(燃烧温度2871℃)、液化石油气（燃烧温度约2500℃）和丙烷（燃烧温度可达3100℃）等多种，其中氧乙炔火焰应用最广。下图为氧乙炔火焰丝材喷涂设备示意图。