冷压冲模的堆焊工艺

　　摘要：采用堆焊工艺制作、修复冷压冲模，不仅节省大量优质合金工具钢，而且工艺简单、成本低、制造周期短。文中详细阐述了堆焊工艺（焊条及冲模基材选择、坡大形式、焊前准备）、焊后处理及加工、堆焊缺陷预防。

采用堆焊工艺制作、修复冷压冲模，不仅可以节省大量的优质合金工具钢，而且工艺简单、成本低、制造周期短，尤其用于修复因磨损、崩刃造成报废的冲模时，经济效果更为显著，实际生产应用证明，用堆焊工艺制作、修复模具与用整体合金工具钢制作的模具具有同样的使用效果。

1 焊条及冲模基材的选择

冷冲模工作时，刃口要承受较大的剪切力、冲击力和压应力，因此要求刃口具有高的硬度、强度、抗冲击力，其它部分应具有较高的塑性。为此选择了D322焊条，焊芯成分为5Cr5W9No2V。

基材的选择应考虑模具的工作形式。弯曲模具多用A3或20钢；冲载3㎜以下板用20钢，冲裁3㎜以上板用45钢，冲裁厚板用45调质钢。

2坡口形式及尺寸

刃口件堆焊坡口形式关系到堆焊层的结合强度和使用寿命。试验了45°坡口和R形坡口，认为R形坡口（图1a）承受的冲裁力约为45°坡口（图1b）1.3-1.5倍，由表1可知，H与R的选择一般与被冲件板厚有关。

弯曲模的坡口形式也可参考此表进行加工。废旧模具按此表数值的0.7-0.8选择，并磨去1㎜左右的疲劳层。

3焊前准备

焊条在100-500℃下烘焙1h左右，亦可放入保温筒内存贮。基材上的坡口开好后，去除表面锈蚀、油等。用气焊火焰烘烤坡口处，并来回摆动以扩大受热面积，烘烤温度控制在300℃左右，A3、20钢为250℃左右，合金工具钢模具为350-400℃，大型模具按上述温度在退火炉中预热保温。

4堆焊

堆焊是由坡口中心开始向两外侧分别熔敷焊道。为了提高焊质量，减少加工余量，可以采用紫铜板强迫成型（如图2所示）。

堆焊45钢、20钢及A3钢，可焊完一层后打渣，堆焊第二层时要错开焊缝。

修复旧模具，必须焊完一道后进行清渣，并用手锤轻轻敲周，以消除内应力。

选择D322焊条，直径为2.5-4㎜，焊接电流为80-100A，焊接速度要慢，以保证层间温度尽量低。层间温度超过550℃时，硬度值就会不同程度下降，如图3所示。

堆焊层厚与硬度成比例变化，但超过一定厚度（10㎜左右）时，硬度不再随堆焊层厚度的变化而变化，如图4所示。

5焊后处理及加工

工件堆焊后，在空气中冷却。修复大型表面可用厂棉灰覆盖保温。

待工件充分冷却后进行表面加工。一般可用风动砂轮加工毛坯面，刃口用磨床开出，特殊部位可用电火花加工。由于堆焊后刃口硬度达HRC60以上，机械加工困难，可以对形状复杂的模具考虑退火处理，加工后淬火，但这样处理可能会引起裂纹、氧化脱碳等缺陷。

对焊后出现的裂纹、气孔可用风动砂轮磨去重新堆焊。

6堆焊缺陷的预防

6.1裂纹

裂纹是堆焊中最常见的缺陷。包括纵向裂纹、横向裂纹和弧坑裂纹。纵向裂纹沿焊道纵向形成，对模具危害最大，必须磨去重新补焊。重新加热，温度可适当提高，焊接时降低焊速，减小电流。横向裂纺垂直于焊道可以允许少量存在，即每100㎜长焊道上有3-4条，但每条裂纹长度不超过3-5㎜，弧坑裂纹是由于突然收弧造成的，应缓慢收弧，填平弧坑。

6.2剥离

堆焊层与母材产生的剥离，导致模具无法使用。解决办法是磨去剥离层，重新堆焊。适当提高烘烤温度，增加过渡层。

根据我厂设备情况，过渡层采用CO2焊接，焊丝为H08Min2Si,堆焊层厚3㎜左右。过渡层起到了缓解剥离的作用。

6.3气孔、夹渣

刃口处的气孔、夹渣能引起模具塌边、崩刃。气孔产生的主要原因是焊条未烘焙好、母材有油污、锈蚀等。夹渣是由于电流过小和操作不熟练造成的，应适当增大电流，提高操作技术。

7结束语

近几年来，采用冷压冲模堆焊工艺，制作和修复10多套模具及附件，节约钢材费用50%以上，工序周期缩短小2/3以上。特别是废旧模的修复，经济效益尤为显着。