萬磊

【摘?要】模具正向著多種類、大型化、高性能、高精度的方向發(fā)展，加工成本也在不斷上漲，采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄑ娱L模具的使用壽命、降低成本、節(jié)約資源，已經(jīng)是擺在模具業(yè)面前的一個重要問題。本文綜合介紹了目前用于模具修復(fù)的幾種表面技術(shù)及其特點(diǎn)和應(yīng)用。指出應(yīng)用表面技術(shù)修復(fù)失效的模具，可顯著延長其使用壽命，且不同的失效形式需選用相應(yīng)的修復(fù)方法，才能使修復(fù)后的模具性能達(dá)到最佳。

【關(guān)鍵詞】模具;修復(fù);失效;表面處理;使用壽命

運(yùn)用表面技術(shù)對模具進(jìn)行修復(fù)是延長模具壽命的一種新型的有效方法，它是指運(yùn)用各種表面技術(shù)，對因表面失效而至報廢的模具進(jìn)行修復(fù)，使之“起死回生”，重新投入使用的技術(shù)，也叫模具再制造技術(shù)。修復(fù)后的模具，性能達(dá)到并超過了新制模具的技術(shù)指標(biāo)，同時還對模具起到了強(qiáng)化作用，大大延長了模具的使用壽命。模具的表面修復(fù)技術(shù)是隨著模具向大型化、精密化、長壽命的發(fā)展趨勢而發(fā)展的，是表面技術(shù)新的應(yīng)用領(lǐng)域。目前在模具修復(fù)中常用的表面技術(shù)有：堆焊修復(fù)技術(shù)、熱噴涂和熱噴焊修復(fù)技術(shù)、電刷鍍修復(fù)技術(shù)、激光熔覆修復(fù)技術(shù)和電火花修復(fù)技術(shù)。

1模具的堆焊修復(fù)技術(shù)

最早用于模具修復(fù)的表面技術(shù)是堆焊技術(shù)，它是指用焊接方法在模具受損區(qū)域堆覆一層或數(shù)層具有一定性能材料的工藝過程，目的是使修復(fù)模具達(dá)到使用要求，并在修復(fù)區(qū)域獲得具有耐磨、耐熱、耐蝕等特殊性能的熔覆層。堆焊多是以延長設(shè)備或零件的使用壽命為目的。

1.1模具的堆焊修復(fù)技術(shù)特點(diǎn)

1）修復(fù)層較厚，經(jīng)多層堆焊，可達(dá)到厘米級。適用于模具受損較嚴(yán)重或超差較大的表層，如較深的溝槽、嚴(yán)重磨損的刃口、崩刃、大的裂紋、塌陷、沖頭的斷裂等失效部位。

2）失效部位可重復(fù)修復(fù)，如運(yùn)用雙金屬堆焊技術(shù)對鍛造用切邊?？芍貜?fù)修復(fù)達(dá)30多次。

3）設(shè)備簡便，自動化程度較高，可現(xiàn)場修復(fù)。

4）焊前需對基體的修復(fù)部位開槽或打坡口，不適宜對薄而精密的模具進(jìn)行修復(fù)。5）堆焊高硬度合金時，為減少應(yīng)力，防止開裂，須采用打底焊法。

6）稀釋率較高，熱影響區(qū)大，焊后易產(chǎn)生翻泡、氣孔、夾渣、未焊透、疏松、裂紋、硬度不均、焊道成形不良等缺陷，易引起模具基體變形。

1.2堆焊技術(shù)在模具修復(fù)中的應(yīng)用

隨著堆焊技術(shù)的發(fā)展，可修復(fù)的模具的范圍不斷擴(kuò)大，從最初的因崩刃、切裂而失效的沖裁模、切邊模到因塌陷、堆塌、龜裂的熱鍛模、壓鑄模，因圓角、鈍邊、劃痕、凹坑、氣孔、沙眼、磨損等原因失效的模具也可修復(fù)，特別是激光堆焊技術(shù)，對難以解決的深孔修復(fù)具有優(yōu)良的效果。

2模具的激光熔覆修復(fù)技術(shù)

模具激光熔覆修復(fù)技術(shù)是指以不同的填料方式在經(jīng)過預(yù)處理的模具失效區(qū)域放置所選擇的材料，經(jīng)激光輻照后使之以極快的速度和基體表面一薄層同時熔化，并快速凝固后形成稀釋度極低、與基體呈冶金結(jié)合的表面涂層。根據(jù)熔覆的金屬材料，可使修復(fù)后的模具具有比原來模具更優(yōu)異的表面硬度、耐磨性、紅硬性、抗冷熱疲勞等性能。模具激光熔覆修復(fù)工藝的特點(diǎn)及其應(yīng)用如下。

1）加熱和冷卻速度快（104℃/s—106℃/s），畸變較小，涂層稀釋率低（一般為2%～8%），熱影響區(qū)小，可選區(qū)熔覆，層深和層寬可通過調(diào)整激光熔覆工藝參數(shù)進(jìn)行精密控制，且后續(xù)加工量小。

2）可準(zhǔn)確定位光束，對難以接近的區(qū)域進(jìn)行修復(fù)，如孔腔、窄縫、盲孔、小的臺面等部位。

3）可在模具的特殊要求區(qū)域得到具有特殊性能的修復(fù)層，不但修復(fù)了模具表面，同時對模具表面進(jìn)行了強(qiáng)化。

4）修復(fù)層與基體結(jié)合強(qiáng)度高，獲得的修復(fù)層組織均勻、結(jié)構(gòu)致密、無開裂、無氣孔、無夾雜、性能優(yōu)良、外觀平整、使用時無脫落，特別適合小型、復(fù)雜、長、薄、精密模具的修復(fù)。

3熱噴焊模具修復(fù)技術(shù)

熱噴焊方法是采用氧一乙炔火焰作為熱源，通過噴槍將合金粉末加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，并以高速噴向預(yù)熱后的模具表面，形成噴焊層，再將噴焊層加熱重熔，如此反復(fù)直至噴焊層達(dá)到預(yù)定的厚度。

3.1熱噴焊模具修復(fù)技術(shù)的特點(diǎn)

1）噴焊合金為粉末狀，不受形狀和導(dǎo)電問題的限制，沉積率高。

2）每小時最多可以噴涂10kg，在修復(fù)工藝中僅次于電弧修復(fù);可噴焊薄層，也可噴焊厚層。

3）噴焊層的硬度較堆焊層高，可達(dá)到HRC65;稀釋率較低，表面精度較高，any：余量小，不易出現(xiàn)氣孔、夾渣、咬邊、棱角塌陷等缺陷。

4）對模具的可焊性無要求，可熱噴焊修復(fù)鑄鐵模具。

5）設(shè)備簡單，操作方便，工藝靈活，可對模具進(jìn)行現(xiàn)場修復(fù)，且修復(fù)速度快，投資小，運(yùn)行費(fèi)用低。6）熱影響較大，對薄壁或尺寸較小的模具存在熱變形現(xiàn)象。因此，要求修復(fù)的模具為比較大型的模具，待修復(fù)表面或型腔形狀簡單;噴焊的表面積不受限制，修復(fù)層厚度小于堆焊修復(fù)層。

7）對小孔、深孔的修復(fù)存在一定困難。

8）熱噴焊前一般需要根據(jù)修復(fù)的區(qū)域大小和模具材料，對模具進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱處理、預(yù)噴處理，焊后選擇合適的冷卻工藝。否則，易出現(xiàn)噴焊層剝落、開裂和聚縮等缺陷。

3.2模具修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用

目前熱噴焊技術(shù)對損傷深度在3mm以內(nèi)因磨損、拉傷、裂紋、龜裂、粘接瘤引起的失效模具的修復(fù)效果顯著。

4模具電刷鍍修復(fù)工藝

電刷鍍工藝是電鍍的一種特殊方法，它是依靠1個與陽極接觸的墊或刷提供電鍍需要的電解液。電鍍時，墊或刷在被鍍的陰極上移動。電刷鍍方法在修復(fù)方面的發(fā)展很快，E1前在工程車輛、航空、機(jī)械、電子、建筑、船舶、石油等各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，在模具修復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用近年來也發(fā)展得很快。

4.1電刷鍍工藝的特點(diǎn)

1）鍍層性能好，結(jié)合優(yōu)于熱噴涂，可滿足受靜載荷的模具的修復(fù)要求，如因磨損、拉傷等淺層失效的拉延模、擠壓模、壓鑄模，修復(fù)后無孔隙，不剝落。不宜用于承受動載的模具的修復(fù)。

2）鍍液種類多，無毒，不污染環(huán)境，可回收利用，能適用不同性能的要求。

4）表面精度高，不產(chǎn)生氣孔、夾渣等缺陷，對尺寸的控制能力優(yōu)于其他模具修復(fù)工藝，部分情況下可免除鍍后加工。

5）設(shè)備小型，輕便靈活，便于移動，成本低，投資小，能源消耗小（電壓在—30V，最高50V），工藝簡單，可對工件進(jìn)行現(xiàn)場不拆卸修復(fù)。

6）電刷鍍技術(shù)對于小面積、局部區(qū)域的失效和深度在1mm以下的凹坑，具有優(yōu)異的修復(fù)效果。但是對于連續(xù)鍍層、面積較大的損傷和深孔的修復(fù)效果不好。

7）電刷鍍修復(fù)自動化程度不高，勞動強(qiáng)度大，不適宜批量修復(fù)。

4.2電刷鍍模具修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用

電刷鍍模具修復(fù)技術(shù)可對一些大型、不易搬動的模具進(jìn)行現(xiàn)場不拆卸修復(fù)，大大縮短修復(fù)周期，修復(fù)費(fèi)用一般只占工件成本的0.5%～2%，而且修復(fù)后表面的耐磨性、硬度、表面粗糙度等不但能達(dá)到原來的性能指標(biāo)，且能起到表面強(qiáng)化的作用。將電刷鍍技術(shù)應(yīng)用于模具，可使汽車零件（如曲軸、連桿、齒輪等）的熱鍛模壽命提高20%一100%。電刷鍍也可大幅度提高冷作模具的壽命。采用非晶態(tài)電刷鍍層，可使各種冷熱模具的使用壽命進(jìn)一步提高50%一200%。

5結(jié)語

運(yùn)用表面技術(shù)對模具進(jìn)行修復(fù)是延長模具壽命的一種重要手段，隨著表面技術(shù)的發(fā)展，可用于修復(fù)的模具的范圍也越來越廣。隨著模具使用范圍的擴(kuò)大，使用性能要求的提高，不論從節(jié)約資源、降低成本，還是從帶來的附加社會效益來看，運(yùn)用模具修復(fù)技術(shù)對加工超差和失效的模具進(jìn)行修復(fù)都是模具制造業(yè)中不可缺少的一部分。隨著我國對建設(shè)節(jié)約型社會政策的推進(jìn)，模具表面修復(fù)技術(shù)必將得到更快地發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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