CN106826090A - 一种连杆模具堆焊制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于模具堆焊工艺技术领域，特别涉及一种连杆模具堆焊制备工艺。包括：步骤1：气刨，以型腔外轮廓为依据，单边宽度为10mm，深度为3mm，使用碳棒将模具表面材料去除；步骤2：模具预热，将模具基材5CrNiMo预热到538℃；步骤3：焊接，在步骤2中的模具基材上进行焊接，焊接过程中保证模具的温度≥350℃；步骤4：焊后等温及缓冷，将步骤3中焊接后的模具立即回炉进行双面加热；步骤5：首次回火及缓冷，在步骤4中，缓冷后的模具温度降至100℃‑150℃时，立即装炉回火；步骤6：二次回火及缓冷。本工艺方法直接在原有失效模具上堆焊，模具返修不降面，大大减少模具加工周期及制造成本，并在一定程度上提高模具使用寿命。

Description

一种连杆模具堆焊制备工艺

技术领域

本发明属于模具堆焊工艺技术领域，特别涉及一种连杆模具堆焊制备工艺。

背景技术

汽车连杆用堆焊材料多为H13，当模具出现磨损、开裂、热疲劳相关缺陷时，模具的返修方式是模块整体下落后再高速铣加工，现有的模具加工存在如下缺点和不足：1）基材的减少造成模具提前报废，造成模具基材的浪费；2）需要支出较大的机械加工及热处理的费用；3）成型过程中真正起作用的部位只有模膛表面，对模具基体要求偏低。现模具基体及表面采用同等优质的H13模具材料，造成模具材料的浪费。

此外公开号是CN103182618A的发明专利辊锻模具堆焊制造修复工艺，提出了一种模具堆焊技术，与该专利不同的是，本发明增加了气刨和焊后等温缓冷的步骤，并且在工艺参数上做了多方面的改进，大大减少模具加工周期及制造成本，并在一定程度上提高模具使用寿命。

发明内容

为了克服背景技术中存在的不足，本发明提出一种连杆模具堆焊制备工艺，本工艺方法直接在原有失效模具上堆焊，模具返修不降面，大大减少模具加工周期及制造成本，并在一定程度上提高模具使用寿命。

本发明是通过如下技术方案实现的

一种连杆模具堆焊制备工艺，所述连杆模具堆焊制备工艺包括以下具体步骤：

步骤1：气刨，以型腔外轮廓为依据，单边宽度为10mm，深度为3mm，使用碳棒将模具表面材料去除，保持均匀的刨削速度，大小为0.5-1.2m/min,刨削时，碳棒倾角为25°-30°，通过气刨去除模具型腔内材料，将损坏失效的地方剔除，便于堆焊，剔除的后的型腔形状较为重要，需要保证单边宽度为10mm，深度为3mm，并且掌握好刨削速度和碳棒的角度；

步骤2：模具预热，对于整块模具，选用合金成分相对较低的5CrNiMo材料作为模具基材，将模具基材5CrNiMo预热到538℃，对于局部小的模块预热温度为300-450℃，加热速度应≤120℃/小时；

步骤3：焊接，堆焊材料为铁基堆焊合金，在步骤2中的模具基材上进行焊接，焊接过程中保证模具的温度≥350℃；

步骤4：焊后等温及缓冷，将步骤3中焊接后的模具立即回炉进行双面加热，保温时间为模具厚度mm/70mm（h），出炉后，放入保温箱或保温毯后缓冷，焊后等温及缓冷可以有效消除焊接产生的一些残余应力，防止模具开裂；

步骤5：首次回火及缓冷，在步骤4中，缓冷后的模具温度降至100℃-150℃时，立即装炉回火，回火温度为550℃，保温时间t1=模具厚度mm/50mm+2（h），出炉后，放入保温箱或保温毯后缓冷；

步骤6：二次回火及缓冷，在步骤5中，缓冷后的模具温度降至100℃-150℃时，立即装炉回火，回火温度为550℃，保温时间t1=模具厚度mm/50+2（h），其中模具厚度的单位是mm，保温时间t1的单位是小时，出炉后，放入保温箱或保温毯后缓冷。

作为优选的，所述步骤1刨削过程中，碳棒不应横向搬动和前后往复移动，只能沿刨削方向做直线运动，刨削动作要稳，对好准线，需保证碳棒中心线应与刨槽中心线重合。

作为优选的，所述步骤2中，模具预加热后需做缓冷处理，放入保温箱或保温毯后缓冷，保证下一步骤模具温度≥350℃。

作为优选的，所述步骤3中，电焊机各气体的配比为：Ar 75-80%，CO2 20-25%，焊接流量为30-38L/min，焊接电流为550A，焊接电压为32V。

作为优选的，所述步骤3进行焊接时，起弧点位置和收弧点位置在同一竖向直线上，左右来回幅度在100mm，停止焊接时，对焊接位置处进行敲击。

作为优选的，所述步骤3、步骤4和步骤5中，缓冷时的冷却速度均≤50℃/小时。

作为优选的，所述步骤5中焊材的硬度要求为HRC48-52。

作为优选的，所述步骤6中模具硬度要求HRC46-50。为了避免锻造过程中模具开裂及提高模具寿命，模具的硬度比焊材低2HRC。

作为优选的，在步骤6二次回火及缓冷完成后，对模具进行记录、打印和最终检验。

本发明的有益效果：1）前期模具均采用合金元素较高的H13整体制造，并通过表面处理提高模具表面硬度来满足使用需要。该方案模具原材料费用高。现我司基材采用合金成分相对较低的5CrNiMo，并在型腔堆焊焊材,大大降低模具基材费用；2）当模具使用失效后（如磨损、疲劳及变形），采用堆焊技术，可使报废的模具再次用；3）采用堆焊技术可根据需要灵活调整模镗表面材料的成分。可以实现一块模具两种金属、两种硬度，即如上所述模具硬度HRC46-50.焊材硬度HRC48-52，基体具有较好的韧性而模具表面具有较好的强度、硬度及耐磨性，使模具的状况更加适用生产条件，可以大大延长模具寿命，缩短维修周期，降低生产成；4）采用堆焊技术可以对局部失效的模具进行局部堆焊，可以大大缩短模具的返修周期，减少开模次数，降低模具制造的工作强度。

附图说明

图1为本发明的模具图。

图2为本发明的工艺流程图。

图3为本发明碳棒倾角的结构示意图。

图4为本发明整体型腔的结构示意图。

图5为本发明起弧和收弧的轨迹图。

图6为本发明焊材回火曲线图。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例和说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

一种连杆模具堆焊制备工艺，所述连杆模具堆焊制备工艺包括以下具体步骤：

步骤1：气刨。操作顺序如下：

1、准备工件：刨削前应先检查电极的极性是否正确，一般刨枪接正极、工件接负极。检查电缆及气管是否接好。并根据工件的厚度、槽的宽度选择碳棒的直径和调节电流。碳棒伸出长度为80-100mm。检查压缩空气管路和调节压力，调正风口并使其对准刨槽。

2、引弧：引弧时，应先缓慢打开气阀，随后引燃电弧，否则易产生“夹碳”和碳棒烧红。电弧引燃瞬间，不宜拉的过长，以免熄灭。

3、刨削：

1）保持均匀的刨削速度，刨削速度为0.5-1.2m/min较合适，以型腔外轮廓为依据，单边宽度为10mm，深度为3mm。

2）刨削过程中，碳棒不应横向摆动和前后往复移动，只能沿刨削方向做直线运动。

3）碳棒倾角按照槽深要求而定，倾角可为25°到45°，一般为25°到30°。

4）刨削时手的动作要稳，对好准线，碳棒中心线应与刨槽中心线重合，否则易造成刨槽形状不对称。

5）早垂直位置气刨时，应由上而下运动，以便焊渣流出。

6）要保持均匀的刨削速度，刨削时均匀清脆的“嘶嘶”声表示电弧稳定，能够得到光滑均匀的刨槽，每段刨槽衔接时，应在弧坑上引弧，防止接触刨槽时产生严重凹坑。

7）刨削结束时，应先切断电弧，过几秒后再关闭气阀，使碳棒冷却。

步骤1质量检测标准：

1、干净、无黑皮、无尖角，清除所有裂纹；

2、注意侧面的角度，一般为25°-30°，见图3；

3、整体型腔外扩10mm左右，见图4所示，如果有裂纹，则必须清除干净，保证过渡平缓。

步骤2：模具预热。操作顺序如下：

1、为了避免热疲劳、开裂、崩块等模具失效情况的产生，对热作模具钢，焊接之前需预热，加热速度≤120℃/小时。

2、预热温度有两种，根据模具材料的不用，5CrNiMo采用538℃预热；对于小的模块或者担心温度高变形模具以及担心温度高基体硬度下降太大，预热温度可以调整到300-450℃，保温时间是模具厚度/50+1h。

3、用监测电炉液晶显示屏，观察并记录其箱体内温度达到预设温度以后，进行保温。

4、单面加热，温升速度为25mm/小时；双面加热，温升速度为50mm/小时。故可以根据模具母体的高度来控制升温时间。

5、预热时间结束后先保持，待下一个工艺环节准备好后再拿出模具。

6、出炉后必须放保温箱或用保温棉、保温毯包好，以保证焊接时温度≥350℃，否则需要回炉加热。

步骤2质量检测标准：钢材加热后，可根据加热时其表面颜色与温度的对应关系判断去预热情况，参考表1。

表1.

深褐红色	530℃-580℃
		褐红色	580℃-650℃
暗樱红色	650℃-730℃

步骤3：焊接。操作顺序如下：

1、气体配比及流量:可以将保护气体的配比调整至：Ar：75-80%，Co2：20-25%，流量：30-38L/min（环境不同，流量将稍作调整），并检查保护气管是否畅通。

2、焊接电流：550A，焊接电压：32V左右。

3、检查水冷箱工作是否正常，检查封镐、清渣枪工作时都正常，检查焊枪导电嘴内径是否磨损，出气是否顺畅，若上述工作条件异常，则需要立即维修及更换。

4、堆焊材料为铁基堆焊合金，焊材具有很高的强度和极好的塑性，因而具有极好的抗裂性能，能够把可焊性很差的钢焊接起来且不产生裂纹。在锻造模具补焊中，常用于断裂模具的焊接和模具堆焊的过渡层。不会出现热裂和冷裂。机械手和焊枪配合松丝及气体，选择合适的起弧位置，稳定后开始焊接，来回摆动，幅度在100mm左右。注意收弧位置的选择。见图5。

5、停止焊接时，务必立即进行敲击以释放应力。

步骤3的质量检测标准：1、表面无气孔、无裂纹、夹杂等焊接缺陷；

2、保证型腔各部分均留有2-3的焊后加工余量；

3、焊接过程中保证模具温度≥350℃，否则，立即回炉；

步骤4：焊后等温及缓冷。操作顺序如下：

1、焊后模具立即进炉，进行等温处理来消除应力；

2、将电炉的温度设置到预定的预热温度，待热稳定后，将堆焊好的模具放入电炉中；

3、观察并检测电炉液晶显示屏的温度达到预定的预热温度以后，进行保温，并记录时间；

4、双面加热，保温时间按照模具厚度（mm）/70（mm）（h）计算，故可以根据模具母体的高度来控制升温时间；

5、出炉后务必放保温箱或用保温毯包好来缓冷，冷却速度≤50℃/小时。

步骤4质量检测标准：

钢材加热后，可根据加热时其表面颜色与温度的对应关系判断预热情况。可以参照表1。

步骤5：首次回火及缓冷。操作顺序如下：

1、等温的模具，用温度计观察测量并记录，冷却到100-150℃，立即装炉回火；

2、回火温度：550℃，时间：模具厚度mm/50mm+2（h），观察高温炉液晶显示屏的温度值，并记录；

3、出炉后，务必放保温箱或保温毯包好来缓冷，冷却速度≤50℃/小时；

4、参考图6 焊材回火曲线图。

步骤5的质量检测标准：目标检测硬度：HRC48-52。

步骤6：二次回火及缓冷。操作顺序如下：

1、回火温度：550℃，时间：模具厚度/50mm+2h，观察电炉液晶显示屏的温度值，并记录；

2、出炉后，务必放保温箱或保温毯包好来缓冷，冷却速度≤50°/小时；

3、目标检测硬度HRC46-50；

4、回火温度和时间是保证模具质量的关键，原则是由低的温度到高的温度，短的时间到长的时间依次进行调整，最终达到理想的硬度。

步骤6的质量检测标准：

1、对焊接质量做最后的全面检查

2、检测硬度，是否达到理想值HRC46-50。

标记。操作顺序如下：

1、记录：在产品记录本上做好相应的记录，如：模具数量、模具型号、生产日期、生产者等信息；

2、打印：用钢印或其他方法，如焊接等方法做好标记，备案，以便于跟踪；

3、最终检验：按测试记录表格中的平均8点硬度要求进行测试、标定。

质量检测标准：

1、记录字迹端正、无涂改，做好编号记录；

2、编号大小合适。字迹清晰，深浅一致。

实验分析：

与模具钢制造模具对比分析：

产品：连杆模具；平均寿命提高：0.2倍；锻造设备：锤锻模。

效益分析：

用H13模具钢制造的新模具的锻打费用为：

847（元）/5000(只)＝0.17(元)/(只)

当采用我公司堆焊技术制造连杆模具时锻打费用为：

612(元)/6000＝0.1(元)/(只)

即可节省0.07元/件。

以上对本发明实施例所提供的一种高硬度不锈钢的制备工艺进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种连杆模具堆焊制备工艺，其特征在于：所述连杆模具堆焊制备工艺包括以下具体步骤：

步骤1：气刨，以型腔外轮廓为依据，单边宽度为10mm，深度为3mm，使用碳棒将模具表面材料去除，保持均匀的刨削速度，大小为0.5-1.2m/min,刨削时，碳棒倾角为25°-30°；

步骤2：模具预热，整块模具，选用合金成分相对较低的5CrNiMo材料作为模具基材，将模具基材5CrNiMo预热到538℃，对于局部小的模块预热温度为300-450℃，加热速度应≤120℃/小时；

步骤3：焊接，堆焊材料为铁基堆焊合金，在步骤2中的模具基材上进行焊接，焊接过程中保证模具的温度≥350℃；

步骤4：焊后等温及缓冷，将步骤3中焊接后的模具立即回炉进行双面加热，保温时间为模具厚度mm/70mm（h），出炉后，放入保温箱或保温毯后缓冷；

步骤5：首次回火及缓冷，在步骤4中，缓冷后的模具温度降至100℃-150℃时，立即装炉回火，回火温度为550℃，保温时间t1=模具厚度mm/50mm+2（h），出炉后，放入保温箱或保温毯后缓冷；

步骤6：二次回火及缓冷，在步骤5中，缓冷后的模具温度降至100℃-150℃时，立即装炉回火，回火温度为550℃，保温时间t1=模具厚度mm/50+2（h），出炉后，放入保温箱或保温毯后缓冷。

2.根据权利要求1所述的一种连杆模具堆焊制备工艺，其特征在于：所述步骤1刨削过程中，碳棒不应横向搬动和前后往复移动，只能沿刨削方向做直线运动，刨削动作要稳，对好准线，需保证碳棒中心线应与刨槽中心线重合。

3.根据权利要求1所述的一种连杆模具堆焊制备工艺，其特征在于：所述步骤2中，模具预加热后需做缓冷处理，放入保温箱或保温毯后缓冷，保证下一步骤模具温度≥350℃。

4. 根据权利要求1所述的一种连杆模具堆焊制备工艺，其特征在于：所述步骤3中，电焊机各气体的配比为：Ar 75-80%，CO220-25%，焊接流量为30-38L/min，焊接电流为550A，焊接电压为32V。

5.根据权利要求1或4所述的一种连杆模具堆焊制备工艺，其特征在于：所述步骤3进行焊接时，起弧点位置和收弧点位置在同一竖向直线上，左右来回幅度在100mm，停止焊接时，对焊接位置处进行敲击。

6.根据权利要求1所述的一种连杆模具堆焊制备工艺，其特征在于：所述步骤3、步骤4和步骤5中，缓冷时的冷却速度均≤50℃/小时。

7.根据权利要求1所述的一种连杆模具堆焊制备工艺，其特征在于：所述步骤5中焊材的硬度要求为HRC48-52。

8.根据权利要求1或7所述的一种连杆模具堆焊制备工艺，其特征在于：所述步骤6中模具硬度要求HRC46-50。

9.根据权利要求1所述的一种连杆模具堆焊制备工艺，其特征在于：在步骤6二次回火及缓冷完成后，对模具进行记录、打印和最终检验。