铸造模具钢焊接修复工艺分析

袁朝桥

（长沙航空职业技术学院，湖南 长沙 410124）

作为一种十分重要的工业产品制造材料，模具钢目前在汽车电子仪表仪器加电电机等行业中，具有着十分重要的地位和作用。一般来说，通过模具来进行生产的零部件都具有生产率高，精度高，一致性高，复杂性高，消耗低等优点，模具生产技术水平的高低也是影响一个国家制造业水平的重要因素之一。在国外的一些发达国家中，模具钢加工制造技术比较先进，而且品类齐全，越来越朝着优质化，精品化，制品化，高合金化，和低级材料强化等方向发展，导致目前，世界范围内的模具钢系统也日渐完善。但是对于我国来说，模具钢在生产技术以及生产质量方面与以前相比已经有了较大的进步和发展，但是与国外发达国家相比，仍然存在着较大的差距。根据相关调查统计，结果表明中国模具产值每年平均递增20%，但是仍然有一部分高档的模具是通过国外进口而获取的。而且在模具制造的过程当中，相关的工作环境大多数为高温高压，所以，制作环境比较恶劣，模具在长时间受到挤压摩擦和交变应力的影响下，会大大增加模具失败的情况，造成严重的浪费。所以就导致了模具再造修复能够大大的减少浪费的情况。

1 模具钢分类及其失效形式

1.1 模具钢分

模具钢主要是用来制作挤压模，热锻模，冷冲模和压铸模的，而且主要分为三个种类，第一是，热作模具钢，第二是冷作模具钢，第三是塑料模具钢。首先热作模具钢主要是用于热挤压模、锤锻模、压铸模等，属于一种在高温的条件下，所形成的模具，而且热作模具钢还具有含碳量低的特点，通常为了提高材料的红硬性和耐磨性，会在其中添加W、Mo、Cr、V等合金元素。另外冷作模具钢主要是制造一些冷镦模具，冷冲压模具，冷挤压模具，冷拉伸模具和辊压膜等，这些模具制作的条件就是在室温下形成的，而且冷作模具钢具有硬度高、钢碳含量高等特点，主要将其应用于高硬度状态下进行工作。而塑料模具钢实际上是属于热作模具材料中的一种。

1.2 模具钢失效形式

一般来说，模具在进行制作的过程当中，会受到受力方向，受力部位，冷热交替以及受力大小等，因素影响，或者相关操作人员的操作方式不够准确，会直接导致模具表面出现了不同程度和形式的损伤，导致模具生产出来会具有一定的缺陷。等到模具生产出来进行使用的过程当中，相应的产品生产后认定为不合格的话，就直接会认为模具失效。一般情况下模具失效主要包括以下几种情况，热疲劳，磨损，冷热疲劳，开裂，塑形变形，断裂等。其中热疲劳，磨损，开裂，塑形变形，断裂等失效形式主要发生在热作模具和冷作模具上。另外热作模具还具有塌陷，冷热疲劳和热侵蚀等失效形式。塑料模具的失效形式主要包括断裂，表面磨损和变形，一般情况下都出现在形状，尺寸和功能等方面。一般来说铸造模具的缺陷可以分为两种，第一种是可消除，第二种为不可消除。某些缺陷在铸造的过程中是不可消除的，其中主要包括，由于一些疏松的情况所导致铸件产生残余应力和铸件密度低的情况是不可以消除的，对于一些出现的铸造过程中产生的裂纹，沙眼气孔缺肉，缩孔，缩松以及后续加工过程中出现的局部损伤，尺寸差，缺损以及磨损所导致的尺寸不合格的缺陷是属于可以消除的。在进行模具制造的过程当中，所要耗费的成本比较高，所以产生模具失效之后需要根据不同失效情况对模具进行不同程度的修理，这样不仅可以延长模具的使用寿命，还可以大大降低相关企业的成本。根据相关研究调查表明，通过焊接技术对模具进行修复具有一定的优势，能够保证模具以一个较好的状态参与到工业产品生产的过程当中，而且该种方式还具有质量稳定，周期短，适用范围广，成本低等优点，值得进一步推广和应用。

2 模具钢焊接修复工艺

焊接技术在模具钢修复的过程当中具有适用范围广，操作灵活等优点，目前已经得到了广泛应用和认可，随着我国相关技术的不断发展，焊接技术也在不断的发展，当前已经将其应用在了失效模具修复的工作当中。

2.1 电弧堆焊

电弧焊接手法属于模具修复中比较常见的修复手法，主要是将填充金属熔敷在模具表面，并且能够对模具的表面尺寸和表面性能进行准确的计算和测量，通过堆焊修复技术，能够对模具表面的一些裂纹，孔洞以及磨损和冲刷等失效形式进行有效的修复，但是一些磨具有轻微开裂和微小热疲劳裂纹的情况应用，该种方式是不可以进行修复的，其中堆焊，技术主要包括等离子弧堆焊，供电弧堆焊以及钨极氩弧焊。

（1）其中手工电弧堆焊具有操作灵活，设备简单的特点，目前在应用范围方面最为广泛，而且可以对模具进行现场及时的修复，另外也可以针对一些破坏比较严重的模具进行大面积的焊补。但是该种方式仍然存在着一些缺点，那就是焊接接头质量差别较大，修补方式生产效率低，焊缝内存在残余应力高，焊接热，影响区宽，以上因素很容易导致焊缝缺陷，所以在日常工作中使用该种方法需要对焊接方式，焊接材料以及工艺进行有效的选择。

（2）钨极氩弧焊在修复的过程当中，能够受到气体保护，所以直接导致金属喷溅比较少，焊缝比较美观，所以可以将其应用在修复一些，形状比较复杂，质量性能比较高的小型热作模具，但是该种方式的熔敷速度低，所以修复速度也比较低。

（3）等离子弧堆焊在进行焊接的过程当中，主要是利用压缩电弧加热工件来进行，所以可以应用在焊缝比较深，比较宽的模具失效形式中。另外等离子弧堆焊还能够减少模具失效，断裂和变形的发生率，具有较高的生产率，因此在修复过程当中的成功率也比较高。

2.2 热喷焊技术

热喷焊技术主要是通过热源来导致模具涂层材料融化，从而利用较快的速度，对模具失效区进行修复层的制定，有利于推进模具的修复。一般来说涂层材料主要是用一些自熔性的合金粉末，其中主要包括Fe基粉、Ni基粉、Co基粉等。而且通过热喷焊所形成的涂层可以与模具的机体紧密的结合，相关的结合强度比较高。但是热喷焊技术应用在小型的零部件商会对部件产生较大的影响，所以目前大多数利用热喷焊技术应用在大型零部件和机器制造中。目前在现实的工业制造过程当中，比较常见的喷焊技术主要包括等离子喷焊技术和氧乙炔火焰喷焊技术，其中等离子喷焊技术具有熔深小的特点，而且，相关基材对于核心的冲淡率也比较低，所产生的喷焊层的气孔和夹渣都很少。

2.3 激光填丝焊修复技术

激光天丝焊修复技术主要是利用焊接技术和激光技术联合应用所形成的，通过激光技术能够将焊丝进行融化，而且焊丝与机体在凝固的过程当中会形成一个熔凝层，能够对一些模具失效区域进行及时的修复。该种方式的优势比较多，主要包括焊接线能量小、焊接变形小、非接触性、精密化、焊接速度快、小型化等，而且也可以形成一定的自动化，对于一些由于热疲劳产生的微裂纹和小裂纹都能够及时有效的修复。

2.4 复合修复技术

目前我国工业生产过程当中对于模具的要求也比较高，而且模具的发展也越来越朝着高耐磨、高精度和长寿的发展方向进行，所以利用单纯的焊接技术已经不能满足当前我国模具发展的要求，因此复合型修复方法由此出现。其中主要包括超塑型固态焊接等技术，该种技术主要是利用材料的低应力以及超塑性所形成了巨大的塑性流变和院子扩散迁移率，能够在较短的时间内和较低温度下实现高质量的连接，另外该种手法还具有扩散和变形焊的优点，在操作的过程当中比较简单，而且也不需要利用气体以及真空进行保护。另外微区脉冲点焊技术也是其中的一种，可以利用不同工件之间，所形成的高能电脉冲，来产生一定的高温，对相关局部进行融化，最终可以实现微区焊接。

3 结语

随着我国工艺产品制造技术的不断发展，精密制造业和焊接技术也在不断的进步发展过程当中，对于工业生产中出现的模具失效问题，可以利用焊接修复工艺对失效模具进行一定的修复，这样不仅能够提高模具的利用率，还能够大大减少相关企业的成本，目前我国焊接修复工艺正朝着综合性和复合性的方向发展，同时也能够逐渐的满足我国对于模具长寿化和精品化的要求。