鍛造模具整體堆焊修復最新技術介紹

文／張海·濟南灃鈦焊接有限公司

鍛造模具整體堆焊修復最新技術介紹

文／張海·濟南灃鈦焊接有限公司

濟南灃鈦焊接有限公司(原濟南漢默特種焊接有限公司）在2000年將國外先進的鍛模修復技術引進到國內，到目前已有近15年的模具焊修經驗。通過多年的技術積累以及與廣大鍛造企業的交流合作，我們已形成了一套適合國內模具情況的焊接修復技術。下面是我們對鍛模焊修技術進行的歸納和總結，包括最新的國外鍛模修復技術，希望可以給鍛造企業在模具制造和修復方面帶來更多的啟發，推動鍛造企業進一步降低成本，提高生產效率。

整體堆焊修復方式的優勢

相對于傳統的落面翻新或者更換成更高合金含量的模具鋼來提高模具壽命的方法，整體堆焊修復方式有以下幾方面的優勢：

⑴無需更換成高合金基材開新模來提高壽命。目前國內大、中型鍛模一般采用5CrNiMo制造，小型鍛模一般采用H13制造，為了進一步提高鍛模的使用壽命，鍛造企業一般從模具基材入手進行改進，比如大、中型模具基材從5CrNiMo換成B2等，雖然這樣提高了一定的模具使用壽命，但是購買原材料的費用也相應有所提高，經濟效益不明顯。整體堆焊修復方式是模具使用5CrNiMo作為基材，型腔采用合適的焊材進行焊接，這樣可以成倍地提高模具的使用壽命，從而大幅降低了模具費用。

⑵廢舊模具的重新利用。鍛造企業每年都有大量模具報廢淘汰，常用的方法是以很低的價格將這些模具處理掉，實際上這是一種資源的巨大浪費，這些模具大多數都可以通過整體堆焊修復重新利用，包括對舊模具進行更改變換成目前產品的模具，這樣可以大大縮短開新模的周期。

⑶減少了模具的儲備數量和生產線停機換模次數。整體堆焊修復模具的壽命一般可以提高1～3倍甚至更多，因此可以減少模具的儲備數量，節省購買模塊的資金，并減少相應的開新模的費用。模具壽命的提高使生產線停機換模的次數也相應減少，鍛造線的生產效率得到了顯著提高。

⑷提高了鍛件的外觀質量，減少了后續機加工費用。整體堆焊修復的模具紅硬性更好，因此生產同樣數量的鍛件，產品的精度高、外觀好、合格率高，大幅降低了鍛件后續機加工的費用。

⑸可以快速、高質量地修復各種大型的設備部件，如錘頭(圖1）、錘砧、夾持器、模座等。這些部件如果新制的話，會需要大量的資金和很長的制造周期。

新型整體堆焊修復技術

目前國內使用的鍛模整體堆焊修復技術的工藝流程為：焊前型腔清理→模具450℃預熱→焊接→焊后450℃常化→模具空冷→530～570℃回火(1～2次）→空冷至室溫→機加工。新型整體堆焊修復技術省略了回火這個環節，從而較目前國內使用的整體堆焊修復技術增加了以下幾方面新的優勢：

⑴節省了修復時間和回火費用。

省略了回火工序，也就省略了后續的加熱、保溫、緩冷的過程，這一過程對應不同大小的模具可以節省2～5天的時間，對很多企業來說模具的制造周期一般都比較緊張，時間的節省可能更為重要。

⑵提高了電爐的利用率。

省去了回火工序，只進行450℃的常化工序，常化的溫度和模具預熱的溫度同為450℃，這等于說預熱和常化可以在同一個電爐中進行，這對于焊接數量大的中、小模具非常合適，先焊接的模塊可以提前結束整個工藝過程，出爐騰出空間加入新的需焊接的模塊，也就是說，可以不分批次地不斷加入需焊接的模塊，形成一個不間斷的循環過程，這大大提高了模具的修復速度和電爐的利用率。

⑶不會造成模具基材退火，從而可以將模具基材全部換成5CrNiMo。

我們從事模具焊接修復已經接近15年，有一個問題一直影響模具焊修的效果，大、中型模具國內基本采用5CrNiMo基材制作，但它的紅硬性一般，基材的硬度會隨著不斷地焊修出現大幅度的降低，很多模塊的硬度在修復后都已經降低到30HRC左右，這對修復后的模具使用壽命造成了較大的影響，而新型整體堆焊修復技術只進行450℃常化使這一問題得到了根本的解決。

在小型壓力機模具方面，國內一般采用H13基材制作模具，價格較高，模塊容易開裂，原來的焊修工藝要求570℃回火，焊材硬度是55～58HRC，這樣模具壽命雖然提高了，但開裂的風險更高，因此一直不被企業接受。而采用新型整體堆焊修復技術，小型壓力機模具也可以采用5CrNiMo作為基材，熱處理后硬度控制在45HRC左右，焊材硬度控制在52HRC左右。采用新型整體堆焊修復技術，基材硬度不受影響，取得了很好的效果。

綜上可以看出，對于新型整體堆焊修復技術來說，大、中、小型模具都可以采用5CrNiMo作為基材，只要型腔采用適合的焊材即可，后續還可以再反復使用焊接的方式進行修復，這比單純地更換更高合金的模具材料開新模更為經濟和有效。

⑷減少了焊材的用量。

正如前面所述，傳統的模具焊修工藝會造成模具基材退火軟化現象，為了彌補這一問題，就需要來加厚模具的焊材層，有些模具的型腔清理尺寸達到了25mm，尺寸的擴大大幅增加了焊材的用量，提高了模具的修復成本。而新型整體堆焊修復技術由于模具基材的硬度有了保障，一般情況下只需要焊接12mm厚度的焊材即可，降低了模具的焊修成本，增加了這一技術對鍛造企業的吸引力。

⑸減少了機加工費用。

新型整體堆焊修復技術所用焊材的硬度較原焊材低，焊后大、中型模具的硬度在45HRC左右，小型模具的硬度在52HRC左右，這對機加工非常有利，解決了很多鍛造企業反映的焊接模具硬度高造成的機加工刀具費用高、工時長的問題。

⑹進一步提高了模具的壽命。

新型整體堆焊修復技術所用的焊材具有更好的韌性和紅硬性，可以承受型腔溫度劇烈的波動，比如極端的噴水冷卻型腔的情況，因此新型整體堆焊修復技術修復的模具的壽命較原來的焊修工藝可以提高30%～50%。

模具整體堆焊修復工藝流程如圖2所示，其中綠色部分表示新型整體堆焊修復技術的工藝流程，而綠色部分＋紅色部分表示目前國內使用的整體堆焊修復技術的工藝流程，可以看到，新型整體堆焊修復技術所耗用的時間有大幅的縮短。

圖3 采用新型整體堆焊修復技術修復的16t錘前軸模具

■ 表1 16t錘前軸模具采用原工藝、新工藝修復的成本對比情況

圖4 不同焊修工藝模具壽命對比

應用實例

下面以16t錘前軸模具為例介紹一下新型整體堆焊修復技術的應用優勢。采用新型整體堆焊修復技術修復的16t錘前軸模具如圖3所示，16t錘前軸模具采用原工藝、新工藝修復的成本對比情況見表1。

由表1可以看出，相對于原工藝，采用新型整體堆焊修復技術修復的16t錘前軸模具的單件鍛件模具費用減少了41%。不同焊修工藝的模具壽命對比與單件鍛件模具費用對比如圖4、5所示，由表1及圖4、5可以看出，采用新型整體堆焊修復技術修復模具可有效提高模具的使用壽命、降低單件鍛件的模具費用。

圖5 不同焊修工藝單件鍛件模具費用對比

結束語

鍛模整體堆焊修復技術目前已經被國內鍛造企業普遍接受，該技術的不斷進步給鍛造企業節省了大量的模具費用，同時提高了鍛造生產線的生產效率，減少了鍛件后續的機加工費用。隨著企業對控制生產成本、提高生產效率的重視，相信會有更多的鍛造企業采納這一技術。