引言

　　隨著汽車呆纤、拖拉機(jī)工業(yè)的迅猛發(fā)展肤侍，大型覆蓋件沖模的加工制造越來越普遍。由于這類模具的尺寸比較大住龙，結(jié)構(gòu)又比較復(fù)雜肯绅，尤其是修邊模具，其韌口形狀很不規(guī)則监征，并且受到制件形狀及尺寸的限制芽接，若采用整體制造，一般需要復(fù)雜的機(jī)加工和熱處理荣月，工藝復(fù)雜管呵、周期長(zhǎng)、成本高哺窄，一般用于大批量捐下、相對(duì)穩(wěn)定的產(chǎn)品。而堆焊鑲塊模具只需在鑲塊刃口部位堆焊萌业，不僅大大節(jié)省了優(yōu)質(zhì)合金工具鋼坷襟，而且加工工藝簡(jiǎn)化奸柬、周期短、成本低婴程，因而應(yīng)用越來越廣廓奕。特別是研制新型較大沖壓件產(chǎn)品時(shí)，鑲塊模具更具有無可比擬的優(yōu)越性档叔，是企業(yè)追求低成本 桌粉、高效益的重要途經(jīng)。用鑄鐵鑲塊替代整體鍛造和熱處理的合金鋼鑲塊衙四，即采用堆焊工藝在鑄鐵基體上堆焊出沖模鑄鐵鑲塊刃口铃肯，上述優(yōu)點(diǎn)更為突出。本文在鑄鐵基體上進(jìn)行了大型修邊模鑲塊刃口的堆焊工藝試驗(yàn)凹毛，為正確掌握大型鑄鐵鑲塊模具的堆焊制造工藝以及對(duì)使用過程中損壞模具的堆焊修復(fù)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)宦逃，并對(duì)堆焊制造的大型修邊模具和堆焊修復(fù)的沖孔落料模具進(jìn)行了生產(chǎn)應(yīng)用考核。

　　2 大型修邊模鑄鐵鑲塊刃口的堆焊

　　2．1鑲塊基體和堆焊焊條的選擇

　　根據(jù)大型修邊模的工作條件鸳岩，刃口堆焊層金屬應(yīng)具有較高的硬度及合理的硬度梯度分布柄哀；良好的沖擊韌性；較高的強(qiáng)度听番；高的耐磨性能和抗疲勞性能把丹。堆焊層金屬應(yīng)具備“馬氏體+（或馬氏體+下貝氏體）+彌散分布的碳化物+少量殘余奧氏體”的組織；合金須具備良好的空冷淬透性瘩浆，并且能在基體組織上形成一定數(shù)量和合理分布的碳化物磷尊，以保證堆焊層有足夠的硬度和耐磨性能；同時(shí)還應(yīng)有強(qiáng)胡炼、韌化元素豹女，以保證堆焊層有良好的綜合機(jī)械性能。本文選用文獻(xiàn)中研制的新型冷沖模鑲塊堆焊焊條（該堆焊焊條的合金系為CrSiMnMoV）碍蚊，鑲塊基體材料為普通灰鑄鐵拷肌。

　　2．2堆焊鑄鐵鑲塊刃口的結(jié)構(gòu)

　　大型修邊模具的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，凸凹模刃口的形狀很不規(guī)則旨巷。因此巨缘，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，要根據(jù)具體情況采呐，正確處理各部位的結(jié)構(gòu)若锁。采用堆焊刃口的模具，一般是將凸模（兼起制件在模具中的定位作用）設(shè)計(jì)成整體型式斧吐，凹模設(shè)計(jì)成鑲塊式又固。這樣處理對(duì)模具的設(shè)計(jì)及制造過程非常有利。堆焊刃口煤率，基體材料為普通鑄鐵仰冠。坡口的形式為倒45度角乏冀，當(dāng)沖切板料的厚度t<1mm時(shí)，堆焊刃口邊長(zhǎng)t=6mm洋只；當(dāng)1≤t≤4 mm 時(shí)辆沦，堆焊刃口邊長(zhǎng)t=8mm。

　　2．3鑄鐵刃口基體的加工

　　對(duì)刃口基體的加工是按產(chǎn)品主模型及設(shè)計(jì)要求驮尘，首先制做出工藝模型丛滋，在工藝模型上做出刃口的形狀。然后温辉，按工藝模型仿制凸模上的全部形狀及刃口扇殃，但刃口的周邊要比制件的外形尺寸在單邊上小1~2 mm。最后创皿，在沿刃口周邊上倒坡口，坡口的形式及尺寸按設(shè)計(jì)要求加工丛疲。凹模鑲塊基體的加工方法與凸陌烛穑基體基本一致。首先將凹模鑲塊鑲拼固定在上模座上砍毡，只加工刃口基體的內(nèi)形十旗，但內(nèi)形尺寸要比制件尺寸在單邊上大1~2 mm。然后聂袱，與上模的壓料裝置裝配在一起后進(jìn)行仿形加工溯内。最后，在沿刃口周邊上倒坡口欠捶，坡口的形式及尺寸按設(shè)計(jì)要求加工闷畸。

　　2．4堆焊工藝及措施

　　堆焊過程中采取的具體措施如下：

　　焊接電流 電弧電壓 焊接速度 堆焊層數(shù) 層間溫度

　　120A 20V 100mm/min 4 ≤1000C

　　(1) 徹底清除基體上待施焊部位的雜質(zhì)及油污；

　　(2) 堆焊時(shí)吞滞，采用直流電源反接佑菩，電流不能太大，否則母材熔化過多而導(dǎo)致堆焊層金屬的韌性下降裁赠，一般焊接電流控制在120A殿漠；

　　(3) 焊接速度控制在100mm/min，施短弧佩捞，弧長(zhǎng)控制在5mm左右绞幌，不要采用多層連續(xù)焊，不易擺動(dòng)一忱，以免產(chǎn)生氣孔等缺陷莲蜘；

　　(4) 焊層溫度控制在不超過1000C，否則會(huì)使降低堆焊層的硬度掀潮；

　　(5) 堆焊原則是一次堆滿菇夸，不能出現(xiàn)刃口打磨后由于沒有焊滿而導(dǎo)致的補(bǔ)焊現(xiàn)象琼富；堆焊層不能過高，否則泻漏，即浪費(fèi)焊條和工時(shí)翎噩，又造成焊接變形過大；

　　(6) 收弧時(shí)注意弧坑填滿哆念，每焊完一道趁紅熱狀態(tài)用榔頭錘擊焊縫治弯，錘打不宜重但要密集，以清渣和消除應(yīng)力桨拉；

　　(7) 焊接后在室溫自然冷卻凡盔。

　　2．5堆焊后的加工

　　堆焊完成后，用風(fēng)動(dòng)或電動(dòng)砂輪對(duì)堆焊刃口進(jìn)行初步打磨涎捆。然后幅瑞，借助于樣板精修凸模，當(dāng)認(rèn)為凸模達(dá)到理想狀態(tài)后灯葡，按凸模配修凹模蒙便，并保證要求的沖裁間隙。如果具備條件结阅，可以在數(shù)控坐標(biāo)磨床上仓陆，靠程序控制精修凸、凹模蝎毡。這樣可以大大的提高模具的精度厚柳。

　　2．6模具的修補(bǔ)

　　對(duì)于模具在使用過程中出現(xiàn)崩刃或損壞現(xiàn)象時(shí)，將其損壞部位用機(jī)械的方法（用風(fēng)動(dòng)或電動(dòng)砂輪機(jī)）去掉一層沐兵，然后用新型冷沖模鑲快堆焊焊條進(jìn)行焊補(bǔ)别垮。操作方法和焊接工藝與上述堆焊刃口時(shí)一致。焊接后經(jīng)打磨恢復(fù)原樣痒筒，再經(jīng)適當(dāng)精修即可宰闰。

　　3 堆焊層金屬的化學(xué)成分、硬度以及金相組織

　　從堆焊堆焊鑲塊外觀看無明顯缺陷簿透，做斷口分析未發(fā)現(xiàn)氣孔移袍、夾雜、未熔合等缺陷老充。堆焊層化學(xué)成分用美國(guó)DV-4型光電分析儀測(cè)試葡盗，測(cè)試結(jié)果表明堆焊層金屬的化學(xué)成分滿足鑄鐵鑲塊堆焊焊條所設(shè)定的化學(xué)成分。堆焊層金屬硬度為HRC60啡浊。

　　堆焊層與鑄鐵基體熔合良好觅够，互相滲透，結(jié)合強(qiáng)度較高扳辆。堆焊層金屬的顯微組織為馬氏體+貝氏體+殘余奧氏體+彌散分布的碳化物尽由，該組織具有良好的耐磨性能爹蒋。理由是鉻與鐵能形成固溶體，與碳形成多種碳化物野戏，該元素明顯提高了堆焊層的強(qiáng)度遵非、硬度和耐磨性。而V哺挺、Mo等元素的細(xì)化作用使堆焊層晶粒較細(xì) ,從而保證了工件的韌性及強(qiáng)度华媳，釩對(duì)碳的親和力比鐵對(duì)碳的親和力大得多，防止碳與鐵生成滲碳體暴姓，生成的碳化釩彌散于馬氏體基體上娇紊，使刃口具有一定的耐磨性卻不致于抗裂性變差。此外少量殘余奧氏體的存在湿儡，提高了堆焊層金屬的抗裂性触茎。過渡區(qū)組織為貝氏體+鐵素體，其硬度雖有所降低处榔，但硬度梯度分布合理蜕煌，提高了堆焊層金屬的抗開裂性能。

　　4 生產(chǎn)應(yīng)用考核試驗(yàn)

　　為考察所選堆焊材料以及上述堆焊工藝在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用可行性诬留，并與傳統(tǒng)堆焊焊條D322進(jìn)行比較，分別選用新型冷沖模堆焊焊條和D322焊條贫母，采用上述堆焊工藝在普通鑄鐵基體上進(jìn)行了實(shí)際模具的堆焊制造和損壞模具的堆焊修復(fù)文兑。結(jié)果表明，選用的新型冷沖模鑲塊焊條的堆焊工藝簡(jiǎn)單腺劣，堆焊過程中未出現(xiàn)堆焊層剝落和開裂現(xiàn)象绿贞，而D322焊條對(duì)堆焊工藝要求較高，在采用相同堆焊工藝的堆焊過程中出現(xiàn)了堆焊層開裂現(xiàn)象橘原。用新型焊條堆焊制造的鑲塊生產(chǎn)應(yīng)用情況見表2籍铁。

　　表2 堆焊鑲塊模具使用情況

　　類型 切邊模 沖孔落料模

　　使用時(shí)間 6400小時(shí) 5600小時(shí)

　　加工零件 25000件 21000件

　　結(jié)果表明用本文研制的新型堆焊焊條在灰鐵毛坯上堆焊制造修邊模鑲塊是可行的，鑲塊的使用壽命與工具鋼鑲塊的使用壽命相當(dāng)趾断，可達(dá)25000件拒名，比用D322焊條修復(fù)的冷沖模的使用壽命提高30~50%。

　　5 結(jié)論

　∮笞谩（1）經(jīng)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐證明增显，以普通鑄鐵為基體堆焊制造修邊模或修復(fù)損壞的模具菜臣，具有制造和修復(fù)工藝簡(jiǎn)單可行伊丘，工藝簡(jiǎn)單可靠，經(jīng)濟(jì)實(shí)用萄天，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)工藝异瞭。使用壽命與工具鋼鑲塊經(jīng)熱處理后的使用壽命相當(dāng)裹五，可達(dá)25000件，比用D322焊條修復(fù)的冷沖模的使用壽命提高30%~50%睛宝。

　⊥毕亍（2）采用新型冷沖模堆焊焊條在灰鑄鐵基體上堆焊制造模具和修復(fù)損壞模具時(shí)，堆焊層金屬平均硬度約為HRC60昼薯，且具有良好的抗裂性能网访。

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