张蓉，钱书琨
(湖南大学衡阳分校，湖南衡阳 421101)
摘要：从冲模磨损表面的分析上，提出采用刃口堆焊技术进行模具刃口表面磨损修补的具体方法，介绍了堆焊前的准备工艺、焊条如何选择、焊接过程如何控制以及焊后的机械加工方法。同时分析了刃口堆焊缺陷，提出防止缺陷的方法。结果表明：此方法在修补失效冷冲模是很实用的，对中小型企业在降低模具制造成本和生产周期有着很大的实用价值。
关键词：刃口堆焊；冷冲模；磨损；焊条
1 引言
模具在使用过程中由于所受的应力状态不同，其损坏的部位也不同，冲裁模以刃口磨损和崩口为主要失效形式。为了挽救失效模具，节省合金工具钢，降低产品的制造成本，提高厂家的经济效益，必须对模具进行修补。许多中小型厂家已经采用刃口堆焊技术对失效模具进行修补，这是一项很有实用价值的新技术。
刃口堆焊是直接在中碳钢或铸钢模具工作零件上，用合金焊条堆焊获得高硬度刃口的工艺方法。某汽车制造厂在修补冲裁模中就采用了此项技术，修补后的冲裁模刃口部分硬度可达到60HRC~64HRC，同时还可延长模具的使用寿命，修补后的模具经过精加工后尺寸均能达到设计要求，又能继续投入生产，本文就刃口堆焊修补冲模做简单的论述。
2 堆焊工艺
图1所示为某产品冲裁加工中的凹模示意图，材料为45号钢，要求刃口保持锋利，刃口硬度为60HRC~64HRC。由于零件生产批量大，模具经过一段时间使用后刃口磨损严重，如再生产则产品不符合设计的要求，需采用刃口堆焊技术进行修补。
2.1 刃口堆焊前准备工艺
为了防止凸、凹模刃口堆焊后开裂，凸、凹模在堆焊前要进行预热，预热规范见表1。
凸、凹模从模具中分离，进行表面清洁后，用气割在刃口处割成5mmX5mm或8mmX8mm的坡口，如果刃口尺寸较大的凸凹模也可割成深5mm，宽12mm的凹台，如图2所示，在坡口及凹台处做成圆角，用砂轮机磨除表面的氧化层和硬化层，保持焊接坡口或凹台表面清洁干净，不得留有污物、铁锈和杂质。
2.2 焊条的选择
刃口堆焊焊条要求堆焊金属和凸、凹模基体金属能够均匀熔合，具有足够的剪切强度、硬度、耐磨性和冲击韧性，堆焊后能进行机械加工和热处理，整个刃口处不产生裂纹、气孔、夹渣等缺陷。因此，经过厂家的多次试验，我国生产的322焊条、64A焊条及PK-DC58堆焊条都能适用于冲模刃口堆焊。
2.3 堆焊过程
在笔者以前从事的单位中一般采用322、φ3.2焊条进行刃口堆焊修补。先将焊条在300℃左右温度下烘干30min后，采用90A-120A交流电、短弧快速焊接，电弧长为8mm左右。堆焊分3层进行，在堆焊的过程中发现气孔和夹渣时要及时补焊，堆焊完毕立刻进行回火处理，回火温度一般比模体预热温度高100℃为好，通常为560℃~570℃，如图3所示。放入回火炉中的焊接件保温时间不易过长（可按经验取15min/25mm），否则就有硬度下降的危险。经过3次回火后，可随炉冷却至室温，此时模体内大部分残余奥氏体转变成马氏体，使马氏体消除了内应力，使焊接件的刃口硬度有60HRC左右。
2.4焊后的机械加工
刃口堆焊后的凸、凹模经过回火处理后，硬度一般有60HRC~64HRC，这时采用磨削工艺进行刃口处的后期加工，严格按照凸、凹模刃口尺寸及制造精度加工，以达到冲裁模的设计要求。
3 刃口堆焊缺陷及防止方法
3.1缺陷
刃口堆焊过程中，如果焊条、模体材料、堆焊时的工艺等选择不当就会造成金属元素组织偏析，硬度不一致，甚至出现堆焊开裂、气孔、夹渣等缺陷。
3.2 防止方法
（1）凸、凹模焊前要清除干净，避免一些铁锈、杂质等残留在堆焊处。
（2）合理选择焊条，采用低水分、低碳量的焊条，且妥善保管好焊条。焊条在使用前以300℃~350℃温度进行30min以上的烘干。
（3）规范堆焊工艺，让操作人员严格按照短弧交流电焊接，控制好焊接时交流电流，先沿刃口长度方向进行单向堆焊，然后进行三向堆焊，堆焊过程中发现气孔和夹渣要及时补焊，且焊条移动速度均匀。堆焊后自然空冷!再进行回火处理。
（4）回火过程中严格控制回火温度及回火时间。
4 结束语
采用刃口堆焊技术对冷冲模进行修补不仅可能大大降低模具制造成本，缩短模具生产周期，还能够使报废的冲裁模起死回生，延长模具的使用寿命，提高了经济效益，笔者对某汽车制造厂冲模修补进行了抽样调查80%以上的冲模均采用了此项技术。因此，具有很好的推广价值。 |
