【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 于合金含量、含碳量和冷卻速度的不同，堆焊層的基體組織可以有馬氏體、奧氏體、珠光體鋼等幾種類型。根據(jù)對(duì)覆蓋件模具的受力狀態(tài)，它受沖擊力較大，應(yīng)用碳含量低，韌性較好且有一定的硬度的堆焊材料。另外，通過(guò)磨損情況分析，選擇的主要是高鉻馬氏體合金鋼堆焊合金。含 Cr 約為 13%左右，含碳量約為 %~%，以及一些少量的其它合金等。 堆焊金屬的合金過(guò)渡堆焊金屬合金化過(guò)程是是指把所需的合金元素通過(guò)焊接材料過(guò)渡到堆焊金屬中去的過(guò)程 【1】 。堆焊金屬合金化的目的就是獲得特殊性能的堆焊金屬，要求表面具有耐磨性、耐熱性等。堆焊金屬的滲合金方式很多，主要有以下幾種 【1】 ：1）.用實(shí)芯合金焊絲滲合金：采用成分與堆焊合金近似的實(shí)芯焊絲滲合金的方法應(yīng)用很普遍，可以制成焊絲、帶極、極板、環(huán)狀等多種形式。塑性好的堆焊合金可以拉拔、軋制成形：塑性較差的合金通過(guò)鑄造成形、制成棒狀或帶狀等。這類滲合金方式的合金過(guò)渡系數(shù)最高、成分比較均勻。主要缺點(diǎn)是合金制造工藝較復(fù)雜、成本很高。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(guò)渡合金，這是堆焊焊條中應(yīng)用最廣泛的一種滲合金方法。這種方法簡(jiǎn)便靈活、制造方便、成本低。主要缺點(diǎn)是合金過(guò)渡系數(shù)低、堆焊金屬成分不夠穩(wěn)定和均勻。一般應(yīng)用于過(guò)渡系數(shù)較低或中等合金含量的堆焊合金。3）.用藥芯焊接材料滲合金：主要以低碳鋼或合金鋼、鎳基、鈷基、銅基合金做外皮，內(nèi)裝合金化藥芯的堆焊材料。這類滲合金的方法，合金過(guò)渡系數(shù)高、有一個(gè)較寬的堆焊成分范圍，各類堆焊合金都可以用這類滲合金方法。主要缺點(diǎn)是制造工藝復(fù)雜、價(jià)格較貴。4）.用合金粉末滲合金：合金粉末是用高壓氣流或高壓水流將要求成分的熔化金屬霧化成粒狀合金。這種方法是易于獲得較小的稀釋率和層間均勻的堆焊層、成分比較均勻，合金過(guò)渡系數(shù)較高。但是制粉工藝較復(fù)雜。5）.用氣相過(guò)渡少量元素。選擇滲合金方式時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題是：一方面是考慮不同的堆焊方法的工藝特點(diǎn)，選用較合適的滲合金方式：另一方面，在保證堆焊層使用效果的前提下盡可能選用經(jīng)濟(jì)易行的方式。 實(shí)驗(yàn)方案很多模具采用的是整體制造，一般需要復(fù)雜的機(jī)加工和熱處理，工藝復(fù)雜、周期長(zhǎng)、成本高。而選擇堆焊鑲塊模具只需在鑲塊刃口部位堆焊，不僅大大節(jié)省了優(yōu)質(zhì)合金工具鋼，而且加工工藝簡(jiǎn)化、周期短、成本低。特別是研制新型較大沖壓件產(chǎn)品時(shí)，鑲塊模具更具有無(wú)可比擬的優(yōu)越性，是企業(yè)追求低成本、高效益的主要途經(jīng)。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。其主要優(yōu)點(diǎn)是： 1）.節(jié)約了大量的合金鋼材； 2）.節(jié)省了機(jī)加工費(fèi)用,簡(jiǎn)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。 4）.模具崩刃后的修復(fù)容易； 5）.總費(fèi)用比鑲塊刃口模降低約 30%40%,產(chǎn)生很高的經(jīng)濟(jì)效益。 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。當(dāng)前，常用的主要有氧乙炔火焰堆焊、手工電弧堆焊、氣體保護(hù)電弧堆焊和埋弧堆焊等。對(duì)于堆焊工藝方法的選擇，我著重考慮下列因素 【1】 :1）.要有較低的稀釋率，較高的熔敷速度和效率2）.考慮現(xiàn)有的設(shè)備及工裝，焊工技術(shù)水平。3）.考慮堆焊工件的尺寸、形狀復(fù)雜程度等。4）.考慮堆焊金屬的堆焊位置，堆焊材料的形狀是否滿足工件堆焊要求5）.低的綜合成本。所以綜合上述因素，又結(jié)合實(shí)際考慮覆蓋件模具的復(fù)雜性，選用的方法是手工電弧堆焊。其優(yōu)點(diǎn)不言而喻了，方法設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便和機(jī)動(dòng)靈活，適宜現(xiàn)場(chǎng)堆焊，適應(yīng)性強(qiáng)，完全不受堆焊位置及工件形狀的限制，尤其適用于適應(yīng)形狀不規(guī)則的工件表面及開坡口部位焊接。選擇了手工電弧堆焊，由于熔深較大，稀釋率較高，很容易導(dǎo)致堆焊層硬度和耐磨性下降，當(dāng)堆焊層數(shù)多時(shí)，也容易導(dǎo)致開裂和剝落等。所以在本工藝中我們選擇的是堆焊 4 層。 母材開坡口大型覆蓋件修邊模具的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，凸凹模刃口的形狀很不規(guī)則。因此，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，要根據(jù)具體情況，正確處理各部位的結(jié)構(gòu)。采用堆焊刃口的模具，一般是將凸模設(shè)計(jì)成整體型式，凹模設(shè)計(jì)成鑲塊式。這樣處理對(duì)模具的設(shè)計(jì)及制造過(guò)程非常有利。選定的母材是灰鑄鐵，確定了基體在堆焊刃口的位置，用機(jī)加工的方法獲得一個(gè)R6mm坡口。： 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】 。焊芯多以冷拔焊絲為主，也可用鑄芯或管芯。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。一般為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，希望采用較大直徑的焊條和較大的焊接電流。但是由于堆焊面的寬度及堆焊質(zhì)量的限制，焊條直徑和焊接電流控制在某一定的范圍內(nèi)的。對(duì)于堆焊焊條來(lái)說(shuō)，焊條直徑的選擇主要取決于構(gòu)件的尺寸、堆焊面寬度、堆焊位置及堆焊層數(shù)等。經(jīng)過(guò)考慮，所以我們選擇的焊條直徑均為 。本工藝中，由于基體是灰鑄鐵，堆焊過(guò)程中為防止堆焊層金屬開裂，整個(gè)刃口處不產(chǎn)生裂紋、氣孔、夾渣等缺陷。我們首先考慮的是用整體預(yù)熱或局部預(yù)熱 【16】 ，但是覆蓋件模具較大，加熱很不方便。所以我考慮的是不預(yù)熱保持冷焊的特點(diǎn)，采用過(guò)渡層法。即先用塑性好、強(qiáng)度不高的普通焊條進(jìn)行打底焊。即選用的焊條為J507焊條 【13】 。它 是 低 氫 鈉 型 焊 條 ， 是 一 種 堿 性 焊 條 ， 一 般 焊 接 受 力 較 大 或 受 動(dòng) 載 荷 的 鋼 結(jié) 構(gòu) 焊 接中 。 J507焊 條 直 徑 從 等 ， 可 以 進(jìn) 行 全 位 置 焊 接 ， 焊 接 時(shí) 選 用 直 流 焊機(jī) ， 極 性 為 反 接 。 其合金成分 【13】 ： J507合金成分J507 合金成分 C Mn Si Cr Ｐ Ｓ 坡口示意圖合金含量（%）≤ ≤ ≤ ≤J507 的焊接電流參數(shù) 【14】 如表 所示：表 J507電流參數(shù)焊條直徑Φ（mm） 電流參數(shù) I（A） 70~90 90~130 130~150 150~190第二層選用的焊條需要有較好的結(jié)合性、抗氧化性和抗裂性及有一定的硬度，焊條在焊接過(guò)程中，堆焊層不需要預(yù)熱等。我們選用的焊條是 D507 焊條 【1】 。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。堆焊層具有空淬特性，一般不須進(jìn)行熱處理，硬度均勻，亦可在 750800℃退火軟化，當(dāng)加熱至9001000℃空冷或油淬后，可重新硬化，采用直流反接。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】 。鈦鈣型鉻鎢鉬釩冷沖模堆焊焊條，交直流兩用，電弧穩(wěn)定，脫渣容易。其合金成分 【1】 如表 所示：表 D322合金成分D322 合金成分C Si Mn Cr W Mo V合金含量（%）≤ — — ≤ ~ ≤ ≤D322 焊條的電流參數(shù) 【1】 如表 所示：表 D322電流參數(shù)焊條直徑Φ（mm） 電流參數(shù) I（A） 90~120 160~190 190~230第四層蓋面焊，要充分考慮堆焊層的工作環(huán)境及工作受力狀態(tài)，要求有一定的硬度且硬度分布要均勻，由于沖擊較大要有一定的韌性，抗氧化性和耐磨性等。我們所選用的焊條為 D517【1】 。它是低氫鈉型高鉻鋼閥門堆焊焊條，堆焊金屬為 2Cr13 高鉻馬氏體鋼，堆焊層具有空淬性，一般不需要熱處理，可在 750800℃退火軟化，當(dāng)加熱至 9001000℃空冷或油淬后，可重新硬化，采用直流反接，通用的表面堆焊焊條，堆焊層硬度比 D507 更硬、更耐磨，焊層硬度均勻。其合金成分 【1】 如表 所示：表 D517 合金成分D517 合金成分 C Si Mn Cr 其它合金含量（%） ≤ —— —— ~ ≤D517 焊條的電流參數(shù) 【1】 如表 所示：表 D517電流參數(shù)焊條直徑Φ（mm） 電流參數(shù) I（A） 80~120 120~160 170~210目前，手工電弧