沖壓模具刃口焊接修復工藝實踐

羅意+肖懷國

（1四川航天職業技術學院汽車工程系 2中國航天七三零四廠 四川廣漢 618300）

摘要：在我國大規模工業生產蓬勃發展的背景下，各種沖壓模具的使用越來越普遍，模具刃口經常損壞；采用焊接方法修復，工藝流程短，成本低，但工藝難度大；本文通過工藝實踐，合理的工藝路線設計和適宜的焊接參數選擇，在提高模具修復后使用壽命方面取得良好成效。

關鍵詞：模具刃口焊補、工藝實踐。

一、 應用背景

沖壓作為大批量零件成形生產的實用工藝，模具在沖壓過程中模具易出現崩刃、局部開裂等問題；損傷的模具重新機械加工的周期約為15～20天時間，而采用焊接修復修配的時間僅12～15小時，且成本不到機械加工的1/20，故焊接修復是首選技術方案。

目前批生產模具普遍采用淬透性較好的Cr12MoV模具鋼，熱處理后具有高的硬度、耐磨性和抗壓強度，常用來制造截面較大、形狀復雜、經受較大沖擊的沖裁模；其碳當量CE=3.8%～4.4%，是典型的難焊接材料，常出現焊接冷裂紋和再熱裂紋，它的補焊歷來是模具行業的一個難題。

二、 工藝實踐

1、工藝方案選擇

經過多方的調研和評估，有以下三種焊接方案可選擇，具體的方案原理、缺點評價如下：

方案一：常溫下的精密補焊 原理：精密補焊主要是通過設備的充電電容，以短時間放電，等離子化狀態的熔融金屬以冶金的方式過渡到工件的表層，并與母材之間產生了合金化作用，向工件內部擴散、熔透。

缺點：①后表層硬度達到要求，但整體的焊接強度不好；②容易造成焊接區域周邊應力集中；

方案二：預熱的手工電弧焊 原理：以預熱不可以達到回火溫度的前提下，盡可能的減少焊接局部與周圍溫差，從而避免焊接裂紋與母材自身開裂的機會。

缺點：①加熱不均勻，焊接強度穩定性不好；②容易造成加熱區域周邊應力集中；

方案三：預熱的氬弧焊 原理：以預熱不可達到回火溫度的前提下，盡可能的減少焊接局部與周圍的溫差，從而避免焊接裂痕與母材自身開裂的機會。

缺點：①工藝復雜，參數不易掌握；②作業周期周期相對較長。

經初步驗證，方案一和方案二均屬于操作方便，設備較為簡單，焊接工藝和方法由設備調節控制，但焊接后無熱處理方式或控制不夠精細，導致焊接后雖表層硬度達到要求，堆焊區和母材區結合不好，熱影響區應力集中，易出現焊接裂紋，焊后壽命較低。據統計，方案一焊后模具使用壽命5000～8000沖次，方案二焊后模具使用壽命可達到10000沖次；方案三對技術參數控制和工藝方法的要求較高，但其焊接過程和熱處理方法理論上具有可行性，焊后刃口硬度和使用壽命達最有可能達到預期效果，該方案的工藝過程、使用設備參數和焊接操作方法是該項目的關鍵技術。故重點在方案三進行工藝實踐。

2、工藝設計實踐

2.1工藝路線設計

焊前準備（零件準備—開坡口—除油、除銹）—焊接（預熱—焊接—升溫、保溫—隨爐緩冷）—焊后裝配（修磨—配間隙—裝配—試制、檢測）；如圖一。

2.2工藝實踐驗證

經過實踐驗證，最終定型工藝如下：

三、 效果驗證

通過采用手工鎢極氬弧焊對模具刃口修復工藝實踐，以及模具補焊修復后在生產實踐中的使用狀態統計，補焊區域強度超過預期30000沖次，硬度可達HRC58-62，與采用機械加工修復壽命相近，成本不到機械加工的1/20，縮短制作周期20天，大大降低了制造成本和維修費用，說明采用手工鎢極氬弧焊對模具刃口進行修復焊補工藝的可操作性強，措施有效。

參考文獻：

[1]傅積和 孫玉林. 焊接數據資料手冊[M]. 北京.機械工業出版社.1997.

[2]《航空制造工程師手冊》總編委會. 航空制造工程師手冊[M]. 北京.航空工業出版社.1996.

[3]陳裕川. 焊接工藝設計與實例分析[M]. 北京.機械工業出版社.2009.

[4]李亞江.張永喜.王娟. 焊接修復技術[M].北京.化學工業出版社.2008.

作者簡介：羅意（1976.7—），男，漢族，四川成都，講師，本科，主要從事焊接理論及實訓教學工作；