材料模具的焊補工藝與性能初探

柏洪武

（重慶工業職業技術學院，重慶404100）

在任何生產過程中，我們都希望能夠最大限度的降低成本。在沖壓的生產過程中，影響成本的主要因素是模具的質量。如果模具使用不當，就會引起局部的損害，如果不及時修復這種損害，就會對使用造成困擾，最后會造成浪費。為了減少這種不必要的損失，模具必須及時進行焊補。模具一般都是合金材料，焊接的工藝比較差，必須對焊接的過程進行嚴格的控制。由此，我們可以看出焊接工藝對于模具生產的重要所在。

1 模具材料焊接要求簡介

模具一般都是有很強的硬度的，在上下模之間要有嚴格的沖裁縫隙，在修復的時候，模具材料只允許我們進行局部的加工，并且是不能再做熱處理的，焊補之后要求材料還是具有很高的硬度，并且不能有焊接的缺陷。一般公司內使用的模具材料都是合金做成的，并且合金的成分是嚴格規定的：碳為0.85%～0.95%；鉻為0.95%～1.25%；硅為1.2%～1.6%；錳為0.30%～0.60%。這種合金材料在焊接時，很容易出現裂紋，一旦出現裂紋，模具只能夠報廢處理。

2 合金材料的焊接分析

在一般的情況下，合金材料的焊接很容易出現裂紋，我們一般認為這些裂紋是焊接冷裂紋。因為在這種合金材料中，化學成分的要求非常高，一般S、P這些雜質的含量非常低，不會形成低熔點的共晶物，而只有在低熔點共晶物時才會出現焊接熱裂紋，因此在這種合金材料中出現的焊接裂紋一般都是冷裂紋。另外，冷裂紋的出現和淬硬傾向息息相關，材料的淬硬傾向越大，那么在焊接的過程中產生的焊接熱影響區域就會不可避免的出現淬硬組織馬氏體。在馬氏體出現轉變的時候，組織的體積也會隨著轉變。工件內部的內應用加大，馬氏體是一種又脆又硬的組織，碳原子之間的間隙都存在于晶格中，這樣就會使得鐵原子偏離原來的平衡位置，晶格就會出現很大的變化，而焊接的過程不可避免的會出現快速的加熱、冷卻的過程，在這些過程中就會出現粗大的馬氏體，這種情況就使得裂紋更容易出現，進而甚至是擴展變大。

在微觀的組織中，我們可以看到很多的晶格缺陷，再加上熱力的不平衡，在組織的內部就會出現很多的錯位晶格，這些錯位的晶格積累到一定的程度后，就會出現裂紋源，經過內應力的作用，逐漸就變成了宏觀的裂紋。另外一種焊接冷裂紋是由氫的富集造成的。在焊接材料的時候，會產生很多的水分、鐵銹、油污，這些物質在空氣濕度的作用下，就會產生氫的富集。如果是工作負載太重而出現裂紋，這個時候，氫是沒有作用的，但是，如果是疲勞斷裂，就可以清晰的看到氫的作用了。在氫含量高的地方更容易出現裂紋。

3 避免裂紋出現的策略

由前面的分析可知，材料在焊接的過程中主要產生兩種裂紋，即冷裂紋和氫致裂紋，這兩種裂紋都由其形成的原因，就此我們需要在分析原因的過程之后，找到避免裂紋的具體措施。其實，冷裂紋主要是由于淬硬傾向產生的，那么主要就要在焊接的過程中，避免淬硬傾向對材料的不良影響；而氫致裂紋主要是由于氫的富集，氫在焊接部位大量富集，進而就容易產生裂紋，這種裂紋的避免就需要我們在焊接的過程中避免氫的產生和富集。具體的措施可以總結如下：

（1）避免淬硬傾向導致的冷裂紋。避免此種裂紋，可以從消除內應力開始做起。具體的方式是：①焊接之前，對工件進行預熱，盡量降低焊接縫隙和熱區之間的溫差，以減少由溫差產生的內應力。預熱之后，工件的塑性也會變好，這樣就不容易出現裂紋；②在焊接的時候，盡量減少焊接的范圍，采取多層多道的焊接形式進行焊接，進而盡量縮小焊接熱產生的影響范圍區域；③在進行多層多道焊接時，要一邊焊接一邊清理渣滓，以防止出現夾渣的情況，并且還可以釋放一些內應力。④在焊接之前，要進行預熱工作，那么預熱溫度該如何確定呢？在機械行業中，人們習慣用淬硬傾向來衡量預熱溫度，也就是說在材料中的碳當量。碳當量指的是在材料中除了碳之外的其他元素對應的淬硬傾向等于碳的含量之和。碳當量和鋼的淬硬傾向是成正相關的關系的，因此，在預熱的時候，碳當量的數值越高，預熱的溫度就越高。

（2）避免氫致裂紋的出現。避免氫致裂紋的出現，顧名思義，就是要盡量減少氫的產生。具體措施見下：①在焊接的過程中，注意對焊接處的清理，要盡可能地將油污、銹跡的堆積，這些物質都會產生氫；②在焊接的過程要對焊條進行烘干，以此來消除藥皮之中的水分，并要注意將焊條放在保溫桶內，用的時候再取出來；③盡量選擇干燥的天氣進行焊接工作，盡量避免空氣中的水分進入焊接縫隙。

4 焊接材料的選擇

在焊接時，焊接材料很重要，我們一般要選擇堆焊的焊條，因為，這種焊條的硬度較高，對于焊接的效果有很好的作用。現在就將焊接時需要注意的事項總結如下，以避免在焊接的過程中出現焊接裂紋，造成生產的損失：①在焊接時，盡量選擇堆322焊條；②焊條在焊接之前要進行烘干，具體烘干溫度在350℃作用，時間為1h，然后放進保溫桶保存；③焊接之前將油污、銹跡清理干凈，避免氫的產生和富集；④焊接前要進行預熱工作，預熱溫度為300～400℃；⑤焊接的范圍盡量小，采用多層多道式焊接方式，并且及時清理渣滓；⑥焊接之后要注意使材料逐漸冷卻。

5 結語

通過文章的種種分析，我們可以清楚的知道焊接過程中產生裂紋的種類，以及產生裂紋的原因，針對不同的裂紋，以及不同的原因，我們需要總結分析不同的手段去避免焊接裂紋的出現，以此來提高焊接質量。

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