CN105478764A - 锻模3d打印增材焊接修复工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及锻造模具技术领域，尤其涉及一种锻模3D打印增材焊接修复工艺，通过清理型腔、扫描建模、增材修复、精确修复等步骤，去掉疲劳层等金属后，根据型腔与目标型腔的对比，使用焊材逐层增材打印，将型腔加工至尺寸与目标型腔相仿，然后再进一步精修，从而获得目标型腔，该加工工艺相比现有技术，可以节省焊接，增加模具使用寿命。

Description

锻模3D打印增材焊接修复工艺
技术领域
本发明涉及锻造模具技术领域，特别是涉及一种锻模3D打印增材焊接修复工艺。
背景技术
锻造是机械产品生产的常用技术之一，锻造使用的模具是产品成型的关键，由于锻造时重复对模具的强力锻打，一定时间后，模具型腔会出现不同程度的几何尺寸扩大，甚至在某些部位产生裂纹，需要对其进行修复。
本申请人在申请号为200510018789的专利申请中公开了一种“锻造模具型腔薄层焊补工艺”，其采用的技术方案为：先将模具型腔均匀扩大3-5mm，然后将模具整体加温至350-400℃并保持此温度进行焊补，焊条加温至300-350℃保持40-70分钟，自然降至常温后用于焊补，电焊时，采用多层焊的方式，每层焊补厚度控制在0.8-1.5mm之间，每一层均从圆周边沿开始，在模具型腔中间结束，直至略超过模具型腔原来尺寸，然后将模具进行回火，回火温度400-500℃，回火保温时间按模具最大厚度1小时/2.5cm确定，回火后自然降至常温，再精加工模具型腔至原来使用尺寸。
采用该加工工艺，加工时间长，需要消耗大量焊材，导致模具修复成本较高。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，而提供一种锻模3D打印增材焊接修复工艺，可以节省焊材，提高模具使用寿命，降低模具修复成本。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种锻模3D打印增材焊接修复工艺，其包括如下步骤。
a、清理型腔，将待修复的模具型腔内的疲劳层、裂纹去除，清理杂质；
b、扫描建模，对模具型腔进行扫描并建立三维模型，对该三维模型进行数据处理，预留加工余量后，得到将该模具型腔进行增材修复所需要加工的层数、每层厚度以及每层的形状，将该数据输出；
c、增材修复，按照步骤b得到的数据，通过电弧堆焊的方式逐层焊接得到目标型腔的仿形结构；
d、精确修复，对于机加工余量为正的模具型腔，通过精修去除多余金属，并打磨抛光；对于机加工余量为负的模具型腔，通过热喷涂的方式将模具型腔加工至目标型腔，并打磨抛光。
步骤a中，模具型腔内去除疲劳层的厚度为8mm～10mm，并进行检测是否有裂纹。
步骤b中，预留的加工余量为正时，预留的加工余量为0.5mm～1mm，预留的加工余量为负时，预留的加工余量为-1mm～-0.2mm。
步骤c中，在每一层焊接时，焊接的轨迹为漩涡形，焊接从型腔的边缘开始，至中间位置结束，相邻焊缝之间无间隙。
作为另一种实施方式，步骤c中，在每一层焊接时，焊接的轨迹为漩涡形，焊接从型腔的边缘开始，至中间位置结束，相邻焊缝之间留有间隙，该间隙的宽度为0.5倍焊缝宽度，相邻层相互交错。
步骤c中，焊缝的厚度为1mm，焊缝的宽度为1.5mm。
步骤c中，焊接后将模具进行回火处理。
步骤a中，采用碳弧气刨工艺去除疲劳层、裂纹。
本发明的有益效果是：一种锻模3D打印增材焊接修复工艺，通过清理型腔、扫描建模、增材修复、精确修复等步骤，去掉疲劳层等金属后，根据型腔与目标型腔的对比，使用焊材逐层增材打印，将型腔加工至尺寸与目标型腔相仿，然后再进一步精修，从而获得目标型腔，该加工工艺相比现有技术，可以节省焊接，增加模具使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围限制于此。
本实施例的锻模3D打印增材焊接修复工艺，其包括如下步骤：
a、清理型腔，采用碳弧气刨工艺，将待修复的模具型腔内的疲劳层、裂纹去除，去除疲劳层的厚度约为8mm～10mm，并进行检测是否有裂纹，清理杂质。
b、扫描建模，通过3D扫描仪对模具型腔进行扫描并建立三维模型，将设计好的目标型腔转化为三维模型，将扫描得到的三维模型与设计的三维模型进行比对，并按照加工条件为后续加工预留加工余量后，从而得到需要在型腔内增加的金属形状，将该形状分层，即可得到修复模具所需要加工的层数、每层厚度以及每层的形状，将该数据输出。
c、增材修复，按照步骤b得到的数据，通过电弧堆焊的方式逐层焊接得到目标型腔的仿形结构。逐层焊接是指用焊接的方式在底部焊接，焊材熔化的金属有一定厚度，形成第一层，然后在其上依次焊接第二层、第三层…直至完成。在焊接前，需要将模具整体加温至350℃～400℃并保温，焊条加温至300℃～350℃并保温一段时间，每一层焊接后，需要去除焊渣，检查是否有缺陷，焊接完毕，进行回火处理。
d、精确修复，精确修复有两种方式，一种是预留的加工余量为正，即预留的加工余量为0.5mm～1mm时，需要将该加工余量去除，可以通过精修去除多余金属，并打磨抛光。而对于预留的加工余量为负的情况，即预留的加工余量为-1mm～-0.2mm，需要继续采用增材加工，即通过热喷涂的方式将模具型腔加工至目标型腔，并打磨抛光。
在上述步骤c中，在每一层焊接时，焊接的轨迹为漩涡形，焊接从型腔的边缘开始，至中间位置结束，相邻焊缝之间无间隙，每一层焊接后为一平板状。
作为另一种实施方式，可以相邻层交替焊接，即步骤c中，在每一层焊接时，焊接的轨迹为漩涡形，焊接从型腔的边缘开始，至中间位置结束，相邻焊缝之间留有间隙，该间隙的宽度为0.5倍焊缝宽度，相邻层相互交错，即每一层焊接后形成一个漩涡形的凹槽，而下一次焊接时的轨迹即为该漩涡形，从而再次形成一个漩涡形的凹槽。对于焊接厚度较大时，可以加快加工速度。
对于本实施例，步骤c中，焊缝（即焊接后形成的痕迹）的厚度为1mm，焊缝的宽度为1.5mm。
本发明采用了3D打印技术，可以快速将型腔加工成与目标型腔近似的形状，然后再进一步加工，相比现有技术，减少了焊材消耗，以转向节锻造模具为例，可以减少使用焊材40%～50%，而模具使用寿命提升30%～40%，效果明显。该焊接过程由焊接机器人根据步骤b的数据自动编程后进行，焊接可靠，提高了模具修复的工作效率。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.锻模3D打印增材焊接修复工艺，其特征在于：包括如下步骤：
a、清理型腔，将待修复的模具型腔内的疲劳层、裂纹去除，清理杂质；
b、扫描建模，对模具型腔进行扫描并建立三维模型，对该三维模型进行数据处理，预留加工余量后，得到将该模具型腔进行增材修复所需要加工的层数、每层厚度以及每层的形状，将该数据输出；
c、增材修复，按照步骤b得到的数据，通过电弧堆焊的方式逐层焊接得到目标型腔的仿形结构；
d、精确修复，对于机加工余量为正的模具型腔，通过精修去除多余金属，并打磨抛光；对于机加工余量为负的模具型腔，通过热喷涂的方式将模具型腔加工至目标型腔，并打磨抛光。
2.根据权利要求1所述的锻模3D打印增材焊接修复工艺，其特征在于：步骤a中，模具型腔内去除疲劳层的厚度为8mm～10mm，并进行检测是否有裂纹。
3.根据权利要求1所述的锻模3D打印增材焊接修复工艺，其特征在于：步骤b中，预留的加工余量为正时，预留的加工余量为0.5mm～1mm，预留的加工余量为负时，预留的加工余量为-1mm～-0.2mm。
4.根据权利要求1所述的锻模3D打印增材焊接修复工艺，其特征在于：步骤c中，在每一层焊接时，焊接的轨迹为漩涡形，焊接从型腔的边缘开始，至中间位置结束，相邻焊缝之间无间隙。
5.根据权利要求1所述的锻模3D打印增材焊接修复工艺，其特征在于：步骤c中，在每一层焊接时，焊接的轨迹为漩涡形，焊接从型腔的边缘开始，至中间位置结束，相邻焊缝之间留有间隙，该间隙的宽度为0.5倍焊缝宽度，相邻层相互交错。
6.根据权利要求4或5所述的锻模3D打印增材焊接修复工艺，其特征在于：步骤c中，焊缝的厚度为1mm，焊缝的宽度为1.5mm。
7.根据权利要求6所述的锻模3D打印增材焊接修复工艺，其特征在于：步骤c中，焊接后将模具进行回火处理。
8.根据权利要求2所述的锻模3D打印增材焊接修复工艺，其特征在于：步骤a中，采用碳弧气刨工艺去除疲劳层、裂纹。
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