【正文】 致 謝本文是在指導(dǎo)老師范宏訓(xùn)教授的悉心指導(dǎo)下完成的。而圖 a 中存在第二相數(shù)量較多，大小、分布均勻，且顆粒較圓整，基體硬度高，磨損過程中第二相顯露出來后被壓入基體，由于第二相與基體界面有一定的結(jié)合強度，第二相顆粒不易脫落，所以第二相顆粒釘扎在強硬的基體上起耐磨質(zhì)點的作用，從而提高了材料的耐磨性。圖 M—2022A 型磨損試驗機本次實驗的磨損試樣有兩個。1 4177。 堆焊層的金相圖，:圖 金相顯微鏡 圖 母材基體組織（100X）過渡層圖 堆焊層的金相圖c、堆焊熔合區(qū)（100X ）b、堆焊中間層（400X）a、堆焊表面層（400X）基體組織熔合區(qū) 過熱區(qū) 熱影響區(qū)區(qū)氣孔或贓物在圖 中是母材的基體組織，其狀態(tài)為鑄態(tài)的。b、試樣二a、試樣一堆焊層檢測堆焊氣孔圖 堆焊層進行裂紋檢測d、試樣四c、試樣三堆焊層檢測通過對堆焊層進行的裂紋檢測發(fā)現(xiàn)，整個堆焊層均無裂紋現(xiàn)象。8）、焊接過程中，不要在應(yīng)力集中處收弧，收弧時弧坑必須填滿以防裂紋；再引弧時要壓弧坑 20～30mm；堆焊刃口要適度，以保證焊后修磨。堆焊層以及熔合區(qū)的成分和性能都受到稀釋率的重要影響，堆焊金屬稀釋率的大小與焊接方法、接頭形式、焊接層次及材料的熱物理性能有關(guān)。它是低氫鈉型高鉻鋼堆焊焊條，堆焊金屬為 1Cr13 高鉻馬氏體鋼，焊接工藝良好。： 堆焊層焊條的方案手工電弧堆焊用焊條的藥皮類型主要有鈦鈣型、低氫型和石墨型三種 【1】 。其主要優(yōu)點是： 1）.節(jié)約了大量的合金鋼材； 2）.節(jié)省了機加工費用,簡化了加工工藝，大大縮短了生產(chǎn)周期，且技術(shù)條件要求不是很高,極易掌握和推廣； 3）.因不需熱處理,就不存在熱處理所產(chǎn)生的裂紋、變形及校正和第二次裝模后的研配等。2）.用合金藥皮或燒結(jié)劑滲合金：以低碳鋼或其他金屬做焊芯，在焊條藥皮中加入鐵合金、純金屬、化合物等成分向焊縫過渡合金，這是堆焊焊條中應(yīng)用最廣泛的一種滲合金方法。V：釩是強碳化物形成元素,VC具有很高的硬度和耐磨性，并多呈彌散分布，阻止堆焊層金屬晶粒的過分長大。能否在鑄鐵基體上堆焊冷沖模刃口是人們關(guān)心的問題。綜合上述分析，對于覆蓋件的模具來說，它主要的磨損形式有沖擊磨損、磨料磨損、疲勞磨損等。尤其在日本模具廠，在汽車覆蓋件沖模中采用鑄鐵基體堆焊刃口較為突出 【7】 。60 年代已經(jīng)將恢復(fù)形狀尺寸與強化表面及表面改性相結(jié)合。堆焊是焊接領(lǐng)域的一個分支，是一種熔焊工藝。但堆焊的目的并不是為了連接機件，而是借用焊接的手段對金屬材料表面進行改質(zhì)，即在零件上堆覆一層或幾層具有特殊性能的材料。改革開放后堆焊技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域進一步擴大，堆焊技術(shù)從修理業(yè)擴展到制造業(yè)。我國一些汽車廠引進的日本模具中切邊模采用堆焊刃口占有很大比例。 堆焊材料的選擇 堆焊材料的選擇原則堆焊是以獲得特殊性能的表面層為目的的，堆焊材料的選擇對堆焊層的性能有著重要的影響，因此選擇堆焊材料必須遵循一定的原則：1）. 滿足零件在工作條件下使用的性能要求 【1】 。一方面，由于鑄鐵 C、Si 含量高，P、S 雜質(zhì)含量高，在焊接過程中冷卻速度快、受熱不均勻造成的較大的焊接應(yīng)力，焊接接頭容易出現(xiàn)白口及脆硬組織、焊接裂紋等 【11】 。Ni: 鎳和碳不形成碳化物，它是形成和穩(wěn)定奧氏體的主要元素。這種方法簡便靈活、制造方便、成本低。 4）.模具崩刃后的修復(fù)容易； 5）.總費用比鑲塊刃口模降低約 30%40%,產(chǎn)生很高的經(jīng)濟效益。焊芯多以冷拔焊絲為主，也可用鑄芯或管芯。堆焊層具有空淬特性，一般不須進行熱處理，硬度均勻，亦可在 750800℃退火軟化，當加熱至9001000℃空冷或油淬后，可重新硬化，采用直流反接。對于多層焊來說，每一堆焊層的稀釋率都不相同，因此堆焊焊縫金屬的化學(xué)成分和性能也各不相同。9） 、堆焊過程中，要保證冷焊的特點，焊層溫度控制在 50～60℃以下，否則會降低堆焊層的硬度。但是在堆焊層試樣 a 中檢測出有細微的氣孔現(xiàn)象，這需要的在后續(xù)的工藝中，注意對氣孔的防止。主要的組織為層狀珠光體，片狀石墨，鐵素體。1 2177。一個為堆焊層的表面合金試樣 30mm6mm4mm,另外一個為灰鑄鐵母材試樣 30mm 45 淬火鋼。第二相的影響包括第二相的形態(tài)、數(shù)量、類型及分布等 【17】 。幾個月以來，在導(dǎo)師淵博的學(xué)識、嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、以及不厭其煩地一遍又一遍的講解下，讓作者學(xué)到了很多專業(yè)內(nèi)該掌握卻未能牢固掌握的知識，對焊接的整個工藝過程有了更深入的理解和掌握，對我個人分析問題的能力有了很大的提高。而堆焊層的磨損量較少，磨損面主要呈梨溝形狀，表現(xiàn)具有良好的耐磨性。而母材為灰鑄鐵，硬度低，存在著片狀石墨對基體的割裂作用，且磨損面無硬化相支承。如圖 所示。1 6177。第四種焊條為 D517?，F(xiàn)對四種焊條進行堆焊的堆焊層進行裂紋檢測，如圖 (a、b、c、d)所示。7） 、選用的直流焊機為 IGBT 逆變式直流脈沖鎢極氬弧焊機，均采用反極性接法，每種焊接電流不同；焊速 120～150mm／min。另外，一個重要參數(shù)稀釋率（指堆焊金屬被稀釋的程度，用母材金屬或先前焊道的焊縫金屬在整個堆焊焊縫中所占質(zhì)量比來確定，有時用融合比來表示） 。我們選用的焊條是 D507 焊條 【1】 。選定的母材是灰鑄鐵，確定了基體在堆焊刃口的位置，用機加工的方法獲得一個R6mm坡口。本工藝采用的是，用鑄鐵鑲塊替代整體鍛造和熱處理的合金鋼鑲塊。主要缺點是合金制造工藝較復(fù)雜、成本很高。鉬還可以顯著抑制第二類回火脆性。如今，汽車產(chǎn)業(yè)的激烈競爭，企業(yè)為了降低成本。由此改變了沖件的尺寸，使增大了沖件的尺寸偏差和沖壓毛刺等。國外模具制造行業(yè)對大型覆蓋件切邊模的刃口除采用鑲塊刃口空冷鋼實型鑄造外,在汽車車身沖模中用鑄鐵基體堆焊刃口已經(jīng)相當成功和普遍。 本課題國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 本課題工藝研究的起源堆焊技術(shù)在我國起源于 20 世紀 50 年代末，幾乎與焊接技術(shù)同步發(fā)展，發(fā)展初期主要用于修復(fù)領(lǐng)域，即恢復(fù)零件的形狀尺寸。換言之，堆焊是用熔化焊方法，使工件表面形成具有特定性能的金屬覆層的一種工藝過程 【1】 。這些材料可以是合金材料也可以是金屬陶瓷，他們可以具有原機件不具有的性能，例如高的耐磨性，良好的耐蝕性或其他性能。90 年代受先進制造技術(shù)理念的影響，堆焊方法與智能控制技術(shù)和精密磨削技術(shù)相結(jié)合的近凈形技術(shù)（Near Net Shape）引起了制造業(yè)的廣泛關(guān)注 【4】 。 課題研究的主要內(nèi)容1）.分析覆蓋件沖模刃口的磨損情況，焊接材料，選擇合適的堆焊方法等。根據(jù)技術(shù)要求合理地選擇堆焊合金類型首先應(yīng)分析零件的工作狀況，確定零件的材質(zhì)。另一方面，在鑄鐵基體上堆焊冷沖模刃口會使覆蓋件模具制造成本更低、加工周期更短 【9】 。鎳和鐵以互溶的的形式存在于鋼中的ɑ相和r相中，使之強化，并通過細化ɑ相的晶粒改善鋼的韌性。主要缺點是合金過渡系數(shù)低、堆焊金屬成分不夠穩(wěn)定和均勻。 焊接方法的選擇生產(chǎn)中采用的堆焊方法有很多，熔焊、釬焊、熱噴涂和噴熔等工藝方法均可用于堆焊。為了減少合金元素的燒損和提高堆焊合金的抗裂性能，多采用的是低氫型藥皮的堆焊焊條。其合金成分 【1】 如表 所示：表 D507合金成分D507 合金成分 C Si Mn Cr 其它合金含量（%） ≤ —— —— ~ ≤D507 焊接電流參數(shù) 【1】 如圖 所示：表 D507 電流參數(shù)焊條直徑 Φ（mm） 電流參數(shù) I（A） 80~120 120~160 160~200第三層焊條的硬度要較高，我們選用的是 D322 焊條 【1】 。當在焊接方法和設(shè)備已選定的情況下，應(yīng)從堆焊材料成分上補償稀釋率的影響，并從嚴格的工藝參數(shù)上來控制稀釋率 【1】 。應(yīng)盡量縮短工件的冷裂紋敏感區(qū)（170～180℃）的停留時間?？偟膩碚f，上述工藝比較合理，均無裂紋現(xiàn)象。在圖 堆焊層的組織中，圖 a 中是堆焊層的表面層，主要基體組織是灰色均勻的板條狀的馬氏體組織，黑色條狀的是下貝氏體組織，少量顏色較淺的是殘余奧氏體，由于含鉻量較高，少量顆粒狀的含鉻的碳化物組織。1 0177。磨損過程中的工藝參數(shù)如下表 所示： 表 磨損過程的工藝參數(shù)條件試樣下試樣轉(zhuǎn)速（r/min）磨擦時間(min)壓力負荷(N)試驗形式 試樣條件 平均磨損系數(shù)堆焊層 200 150 323 滑動摩擦 干式 母材 200 20 323