热锻模的性能要求与堆焊工艺要点

热锻模在工作过程中一方面受到炽热金属的摩擦作用，另一方面，被挤压的材料反作用给模具比较大的压应力。因此，热锻模在高温下应有较不错的强度、硬度和韧性。但实际生产中发现，不同设备、不同规格的模具，失效的方式差异很大，因此性能要求也应有所不同。

堆焊工艺要点

一、堆焊方法。

待模具温度≥450℃时，模具出炉放置于适合焊接的位置，用石棉被包裹模具，只露出补焊位置，同时四周围设置防风挡板。采取分区、分层的堆焊方法，每堆焊一层，用风镐垂直打击堆焊表面，去除焊缝应力，防止脆裂倾向。待焊缝表面清理干净后，方可进行二层堆焊。施焊期间应注意接头及弧坑等位置，并应错开接头。特别对转弯、凹坑的地方，需要全部清理干净，再焊下一层。焊缝与焊缝的搭接距离不小于焊缝宽度的三分之一。起先要注意焊缝两侧停留时间要相对长些，二电弧不可太高，在确定视线良好的前提下采取短弧焊接。

如果在焊补过程中发现裂纹、气孔、夹杂等缺陷，应立即停止补焊，用气刨清理裂纹，重新修模补焊，如果模具温度低于350℃，需停止施焊，模具重新预热。

二、焊后热处理。

为去除焊接应力，使模具硬度符合使用要求，堆焊后的模具要进行回火，回火温度为570℃，时间按照模具厚度1mm/25.4h进行。二次回火同一次回火，完成后随炉缓冷至室温出炉。

三、堆焊层的质量检验。

焊接过程中，每焊完一层都要用风镐敲击清理焊渣，仔细检查是否有表面裂纹、表面气孔、咬边、焊瘤、气孔、夹渣等缺陷，如果发现要及时清理干净重新进行焊接。

四、堆焊注意事项。

焊接过程中改成要控制电流，浮动不得超过15%，要随时根据焊接位置调整焊枪的角度控制电弧长度。时刻关注模具温度的变化，模具温度小于350℃，要果断停止作业，入电炉加热，待温度达到要求后，再次进行焊接作业。

五、堆焊材料的选用及工艺参数。

模锻时，模膛长时间接触高温锻件，温度高达200～300℃。模膛的角部或凸起部分等较薄部分的温度甚至高达500～600℃以上。此外，模膛的角部还要承受打击时产生的大冲击力和冷却液的爆发性燃烧，工作条件尤其恶劣。因此，要求锻模材料具有以下性质：耐热性和性高，有好的冲击韧性，易于进行热处理，不易走形，机械加工时的切削性能良好。

我国常用的锻模材料为5CrNiMo或B2钢，锻件批量小时也可以选择其他代替材料。

六、焊前准备。

由于锻模在使用过程中，反复加热冷却，锻件与模腔接触面积大、时间长，造成锻模出现龟裂和型腔下陷。因此，在堆焊前需要用风铲铲除龟裂，然后将清铲的边缘用砂轮打磨。清理干净油污及其他脏物。尖角部位都应该磨成圆角，垂直面应气刨成10°～15°斜面，产生龟裂纹处应将裂纹全部气刨成“U”沟槽。用清渣枪清理干净，无法用焊枪施焊部位，用焊条焊成，电焊条易吸潮，使用前应先烘干，烘干温度为350～400℃，保温1小时以上。

七、锻模预热。

模具钢焊接性能较差，堆焊时容易产生开裂、夹渣、层间剥落等缺陷。因此，在堆焊前，起先对被堆焊的模具进行预热，将炉温设置在450～500℃，待炉温≥450℃时，模具入炉，恒温保温8～10小时，待模具整体温度达到450℃以上时施焊。

我厂生产的一种曲轴，产品长度609mm，锻件重约41kg，因产品形状特别（平衡块有急拐且窄、深），锻模寿命较低，为了降低模块采购费用，对到达使用寿命的模具进行堆焊翻新，根据模具材质5CrNiMo的特点选用适当的焊材进行堆焊翻新。将到达使用寿命的模具进行清理，刨掉表面的疲劳层，将型腔打磨圆滑，入炉预热，升温到450℃，保温8小时，随后出炉用保温棉包裹。使用米勒焊机二氧化碳、氩气保护焊进行焊接，焊接过程中电压控制在36V，电流控制在550A左右。焊接完成后入炉进行去应力回火，DI一次回火温度为570℃，随炉缓冷，一次回火完成后进行二次回火，温度、时间同一次回火，缓冷至室温后出炉，检测硬度为dB=3.0～3.2，进行加工，加工完生产验证。生产过程中，严格控制模具预热温度在180～200℃，每生产一件对模具型腔进行随型润滑，后期生产1400件，与以往此套模具的平均寿命700件相比，此次堆焊翻新模具寿命提升了，达到了提升模具寿命、降低成本、提升生产速率的预期效果。

作为焊接中的一个分支，堆焊技术的应用范围尤其普遍，堆焊技术的应用几乎遍及所有的制造业，如矿山机械、输送机械、治金机械、动力机械、农业机械、汽车、石油设备、化工设备、建筑以及工具模具及金属结构件的制造与维修中。通过堆焊可以修理外形不合格的金属零部件及产品，或制造双金属零部件。采用堆焊可以延长零部件的使用寿命，降低成本，改进产品设计，尤其对合理使用材料（特别是贵重金属）具有重要意义。