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冷压冲模的堆焊工艺 & S7 g: O& Z' j" F' ?/ q
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。, m u5 e' v- X
1 焊条及冲模基材的选择6 F( G' z" i* M+ m: H
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。( S/ I5 _8 w, S; E1 n
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。( o6 \4 L! j' i# ^5 w4 p1 I5 {
2坡口形式及尺寸
" P+ \: i {+ Q5 }: j; I( i; ^: Q7 z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。# S( V) x9 C1 \
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。
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表1 被冲件板厚与H、R值的关系
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3焊前准备2 s+ T7 A7 E+ X5 w
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。
9 O5 c2 m$ \4 ?5 y2 f* v/ D) o' q4堆焊
1 ]! ]9 s- j6 X; K6 k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）。: R. f) k7 P6 L$ y
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。" O" g9 d. S/ S# y0 M3 l
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0 F2 D; @7 C9 m# v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。
+ m! Q/ d# M* Y. R% Q1 E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。- O+ I. a9 o' B
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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。1 b7 U% k4 O% Y. n9 J& e a
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5焊后处理及加工
& F M" {. V8 v {. X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。) T& G' n2 S# D# T6 a
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。. b9 ]; m4 c( u7 i8 y% |6 R
对焊后出现的裂纹、气孔可用风动砂轮磨去重新堆焊。
: X# N; ^3 P: d& m, h6堆焊缺陷的预防- i$ w( m: _3 h* m& F5 Y
6.1裂纹+ P' Y3 Q+ Z6 g; _. ~
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。
: ^3 ~- W9 ~# K" n5 X7 v6.2剥离$ A- M/ V7 _1 _
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。
! k. m; s: V) y3 n. H9 ]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。7 Q4 K0 K0 a9 D6 ?3 v( h) t
6.3气孔、夹渣9 B- a- n- l/ a. f, R# K8 ~
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。
6 ~% F" l+ e* ^% ^9 _" C7结束语! Q S- H1 Q( m) N- ?/ [: [) u W
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。5 F6 X/ y# O% l
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发表于 2007-7-17 08:57:58