模具堆焊修復的優(yōu)缺點(diǎn)分析

　　模具堆焊修復，在歐美國家是模鍛行業(yè)普遍采用的模具翻新修復技術(shù)。該技術(shù)最早應用于航空、航天及軍事領(lǐng)域，后廣泛應用于民用工業(yè)領(lǐng)域，是一種比較成熟的技術(shù)。

　　一.堆焊修復的優(yōu)點(diǎn)

　　1.可以使模具不同的部位具有不同的硬度

　　鍛造模具使用條件苛刻，工作時(shí)受力狀態(tài)復雜，除了承受較大的壓應力外，還受到熾熱金屬對模具型腔的加熱和劇烈摩擦，冷卻與潤滑時(shí)反復的“冷擊”引起的溫度應力，而且同一模具在不同的工作部位承受的作用力不同，受熱時(shí)間也有較大的差異，所以，模具雖然有脆性裂紋、熱疲勞龜裂、熱磨損、變形等多種失效形式，但大部分模具通常還是以綜合形式失效。

　　傳統的制作工藝中，在模具進(jìn)行淬火等熱處理時(shí)，都是以整塊模具為單位進(jìn)行的，也就是說(shuō)，進(jìn)行淬火時(shí)是模塊整體進(jìn)入淬火池，所以模塊進(jìn)行淬火后表面的硬度各個(gè)部位差別不大，然而，模具在工作時(shí)，不同的工作部位承受的作用力不同，受熱情況也有較大的差異，這時(shí)模具就會(huì )表現出不同的損壞狀況。很多模具對于這種不同部位的硬度要求差別是非常大的，但整體淬火的模具是無(wú)法實(shí)現這種不同的硬度要求的，而堆焊修復，可以根據模具不同的硬度要求，選用不同性質(zhì)的焊材，來(lái)實(shí)現同一塊模具的多種硬度。

　　2.可以使模具不同的部位具有不同的金屬組織

　　現在的模具一般都由同一種金屬組成，有的采用“鑲心?！钡姆绞絹?lái)提高模具型腔的力學(xué)性能，雖然這樣能起到一定效果，但無(wú)法滿(mǎn)足模具因不同部位受力、受熱不同而需用不同金屬組織的要求，而堆焊修復的方法可以滿(mǎn)足此項要求。

　　下面以較常用的*CrNiMo和某公司代理的X形焊接合金的性能比較來(lái)說(shuō)明。

　　*CrNiMo模具鋼在使用過(guò)程中，受坯料加熱的作用會(huì )產(chǎn)生碳化物球化現象，這會(huì )導致模具在使用過(guò)程中一直在軟化，硬度不斷降低，也就是說(shuō)，*CrNiMo的高溫穩定性不是很好；而X形焊接合金為單一奧氏體鋼，不存在相變，在*00-600℃時(shí)組織穩定，模具從開(kāi)始使用到最后工作完畢硬度變化很小，這就大大增加了模具的耐磨性。

　　熱鍛模在高溫下工作，要求材料必須具有良好的抗氧化性能。Cr是主要的抗氧化元素，*CrNiMo鋼中僅含有0.*%左右的Cr，模具鋼表面在高溫下形成低含量的氧化膜，這種氧化膜多孔，而且很容易被工件材料所磨掉；而X形焊接合金含有12%左右的的Cr，可以在表面形成致密且防護性良好的以Cr2O*為主的氧化膜，抗氧化性良好，可顯著(zhù)增加模具的耐磨性。

　　*.可以用很低的成本解決傳統方法很難解決的問(wèn)題

　?。?）解決模具型腔底部的深度裂紋無(wú)法徹底清除干凈的問(wèn)題。

　　因為模具的高度是有限的，所以在下落降面時(shí)，都希望下落很薄一層就可以見(jiàn)到新的金屬面，這樣不僅機加的成本低，而且還可以增加模具的翻新次數，也就是延長(cháng)模具的使用壽命。

　　但使用過(guò)的模具型腔會(huì )呈現出多種損壞形式，尤其是型腔內部的裂紋，它們呈不規則走向，如果降面厚度太小，很難把裂紋徹底清除干凈，加工后的模具型腔內有裂紋源，下次使用時(shí)有裂紋源的部位很快會(huì )產(chǎn)生更大的裂紋，造成模具過(guò)快失效。如果想徹底清除裂紋，就需要增加降面的厚度，這樣不僅造成加工費用攀升，更重要的是大幅減少了模具可以降面的次數，使模具提前報廢。

　　堆焊修復的方法是，先用碳弧氣刨沿裂紋的走向把裂紋徹底清除干凈，再用抗拉強度非常高的焊材比如Y形焊接合金把裂紋焊接修復完畢，再進(jìn)行降面等后續處理，這樣既可以從根本上解決裂紋的問(wèn)題，又減小了降面厚度和加工時(shí)間。

　?。?）解決模具因局部早期損壞導致整副模具失效的問(wèn)題。

　　企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì )遇到這種情況：模具型腔內的特殊部位比如型腔內的凸出部位因與熱坯料接觸時(shí)間較長(cháng)、受熱快而導致硬度降低快，加之此部位受力較大，極易造成該部位磨損或者塌陷，而模具其他部位完好無(wú)損，只是因為該部位的早期失效導致整副模具不能使用。

　　這種情況下，可以通過(guò)選用耐高溫的紅硬性好的焊材，比如X形焊接合金局部焊接凸臺來(lái)延長(cháng)模具的壽命，因為焊接量非常小，所以焊接修復的成本非常低，用極低的成本可以大大延長(cháng)模具的壽命。

　?。?）解決模具鎖扣的材料浪費問(wèn)題。

　　對于模具特別是凸模的鎖扣，傳統的方法是在整塊模具上用機加工的方法切銑掉鎖扣之外的模具材料，最后形成模具的鎖扣。這種方法需要銑掉大量的模具鋼，造成模具鋼的浪費，且大大增加了機加成本。

　　現在我們采用焊接的辦法來(lái)制作模具鎖扣，因為只是焊接鎖扣，所以焊接量并不大，選用的焊材韌性非常好，硬度適中，效果好，成本低。

　?。?）解決模具局部崩塊或加工尺寸超差的問(wèn)題。

　　在模具使用中，經(jīng)常會(huì )遇到一些因特殊原因導致的模具加工尺寸局部超差或模具小量掉塊等問(wèn)題，這種情況用傳統的下落降面的辦法修復會(huì )大大增加模具的加工量，可以采用局部焊接的方法解決此問(wèn)題。

　?。?）解決廢棄模具的再利用問(wèn)題。

　　大部分鍛造企業(yè)里，都存有因鍛件改型或產(chǎn)品取消而長(cháng)時(shí)間放置不用的模具，對于閑置的模具，我們可以采用焊接的方法填滿(mǎn)舊型腔，或更改模具外形，以此來(lái)重新制作新模具，實(shí)現廢物利用，這樣可以節省大量的成本。

　　二.堆焊修復的局限性

　　1.對錘鍛模堆焊修復時(shí)，經(jīng)濟效果不明顯，反而有可能增加模具成本。簡(jiǎn)單型腔的錘鍛模（水平分模）下落一次成本低廉，而且錘鍛模斷裂失效風(fēng)險比機鍛模要高，這有可能造成新的浪費。

　　2.手工焊接質(zhì)量不穩定，其受焊工素質(zhì)、焊工水平及溫度、濕度等影響較大，工藝控制有較大難度。

　　*.自動(dòng)焊浪費焊材，對小鍛模難以實(shí)現。

　　4.組合焊接時(shí)，結合部位容易出現兩種焊材不結合的問(wèn)題，造成模具早期局部失效。

　　*.頂出孔無(wú)法防護，造成后續加工困難，從而引起頂出孔周向出現毛刺等問(wèn)題。

　　6.多次反復焊接、退火會(huì )使模具本體硬度下降，影響焊接模具的使用效果。

　　*.滿(mǎn)焊法存在焊材和刀具浪費、加工難度大、加工時(shí)間長(cháng)等問(wèn)題，能否考慮“精準”焊接工藝，即均勻預留*-10mm的加工余量，改變目前滿(mǎn)焊法存在的問(wèn)題。

　　以上來(lái)自青華模具學(xué)院的戴雪老師分享，想了解更多模具知識：

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