有关模具焊接用于制造和修理

dajianshi529

在工业生产中，大量地使用着各种工具和模具。用作工模具的材料主要是各种工具钢和某些铸铁。
根据工作条件，可将工具钢分为两大类：冷作工具钢和热作工具钢。
剪切工具如下料冲模、切割刃、修整工具、底刃等，主要属于冷作工具类。冷作工具用于冷态材料（板材、棒材、管材）的加工，如剪切、冲孔、成形等。在加工过程中因工具与被加热材料间的摩擦会产生热量，但是工具的温度一般不会超过250℃，因而不要求工具本体具有耐热性能。
热作工具如煅模，注模、热剪刀、铸模、压辊等等，工作在高温条件下，要求材料既能耐高温，又有良好的高温性能以及抗冲击、挤压和摩擦等耐热磨损性能。
多年以来,许多工厂将修复受损工具作为一种标准工艺,不仅延长了已有工具的使用使命,还降低了维修和更换零件的费用,带来了巨大的综合效益。
如果堆焊成本低于节省的母材成本,那么采用堆焊方法制造新的工具就可以提高经济效益,因此,通常对于较大的切削工具采用堆焊方法制造。不过，成本并非总是决定性因素。在较软的母材上堆焊，其抗裂性更好，更容易加工，还可以解决特殊工具钢材材料的采购问题。
2、焊接方法
2、1焊条手工电弧焊——MMA welding with coated electrodes
在工具钢的焊接中,焊条占所用焊材的一半.对工具进行焊接维修时,着重要考虑的因数是焊接熔深、预热及层间温度，高铬含钨合金，因其导热性差，为避免产生较高的热应力和开裂，应缓慢进行预热。根据要求，可以选择酸性焊条或碱性焊条施焊。

酸性焊条电弧稳定、柔软，允许小电流施焊。焊道波纹细密，外观平滑，自动脱渣，适合于堆焊剪切刃口。
碱性焊条电弧为较大，熔深较深，余高较高。焊道外观不如酸性焊条细密。焊缝金属韧性好。多道焊时不必清渣，适用于焊接量大的工作。
应尽可能使用短道直线焊接技术，避免焊条摆动。如果需要多层焊，建议用Ф2.5mm的焊条焊三层而不用Ф3.2mm焊条焊二层。焊道要短，清渣后立即轻轻敲打焊缝。用这种方法堆满所需的厚度。建议焊后用保温包覆或在炉中缓冷。有些情况下可能需要焊后热处理。
2．2钨极惰性气体保护电弧焊——TIG welding

TIG焊工艺特别适合于焊条较小的工具或小范围的修补，尤其是修补复杂的剪切刃口及精细形状的工件。采用小直径的钨极，焊工可以将高温电弧集中在一个小斑点上，根据需要来熔敷焊材，对母材影响小，几乎无变形。为了尽量降低焊接电流，焊机应配备一个脚踏开关。TIG焊丝可以是各种类型的合金。氩气的纯度应达到99.996 vo1%。
2．3熔化极惰性/活性气体保护电弧焊——MIG/MAG welding

MIG/MAG焊工艺适合于焊接较大的场合，典型的应用是在低合金钢上的堆焊制造大型剪刀，锻模的填充，以及辊子和圆锥的堆焊等等。采用一元化脉冲弧焊设备，可以实现无飞溅焊接，从而且避免因飞溅引起的焊缝夹杂物。一般情况下采用Ф1.2mm或Ф1.6mm，的实芯焊丝进行焊接。对于高合金工具钢焊丝，应采用纯氩或多元混合气作保护气体。有些合金成分很难制成实芯焊丝，如钴基合金，此时可以采用药芯焊丝，同样也需气体保护。
3、工具钢焊接的一般原则
   清理焊接区域，清除所有污物，如涂料、油渍、油脂等。倒圆尖角。以U形开槽清除已损坏部位和裂纹。用着色探伤进行表面检查以确保没有裂纹或缺陷。
   选择合适的填充材料及焊材规格。
   必须彻底清洁焊丝以避免产生气孔。焊条需按UTP技术要求烘干。
   一般不在室温条件下焊接工具钢，要根据母材的类型、工具的尺寸和形状来确定预热温度和层间温度，以免硬脆和开开裂。
   焊接时应尽量减少热输入，采用最小的电流和电压。经常清理焊缝，去渣和清理残余物。
   焊接易开裂的冷作工具钢时，应采用最小的电流和电压。避免出现收缩应力引起的开裂。要提高熔敷率，可以略微抬高工件和焊缝，形成上坡焊。
   如果堆焊量较大，一般要在退火状态及较高的预热温度条件下进行。
   焊后，在焊道温度降至350℃前应立即进行敲打，350℃是高合金工具钢的最低层间温度。千万不能锤击已经冷却的焊道。
   堆敷足够的焊材，留出约1.5-2mm的加工余量。
焊后需缓冷，甚至需退火以消除焊接应力。如果焊接量很大，则必须进行焊后热处理。
4、导致堆焊失败的原因
组织结构问题   加热过程错误   硬度过高   1、预热温度太低
      2、没有缓冷
    热冲击   3、预热速度太快
      4、冷却太快
  应力过高   稀释率过大   5、焊条太粗或电流太大
    准备错误   6、角度太大
    焊接失误   7、没进行敲打或在冷态下敲打
      8、焊道太长
      9、没有预热或直接冷焊
  氢脆   10、没有烘干焊条
  气孔   11、焊接区域清洁不彻底
硬度过低或不稳定   硬度   12、填充层上的耐磨层太少
  稀释率过大   13、耐磨层上不到3层
    14、焊条太粗或电流太大
  硬度不足   15、焊条选择错误
    16、热处理与堆敷金属不符
  硬度太高   17、预热温度太低
加工后焊道尺寸问题   加工后堆敷金属不足   18、止堆前没测量堆焊层厚度
    19、焊工技术欠缺
5、高速钢的焊接
高速钢的成分特点：高碳（一般在0.7%以上），含Cr约4%，并含有不同数量的W、Mo、Co、等合金元素。经过一定的热处理后通常具有较高的红硬性，600℃高温下仍具有良好的刃口保持能力，切削性能优良。主要用于制造各种切削工具，如各种刀具、钻头、丝锥、板牙等。
高速钢因含有大量的特殊碳化物，韧性及耐磨性能良好，故也可用于制作冷作模具。