【正文】 。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】 。 課題研究的主要內容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。 3）.研究焊接材料對堆焊層組織、性能的影響，分析堆焊層組織和硬度。第二章 堆焊材料的選擇及實驗方案根據(jù)沖模刃口的磨損工況情況，在滿足使用條件的性能要求和經濟上的合理性的前提下，合理的選擇堆焊材料是非常重要。通過材料的選擇，制定出合理的工藝方案又是至關重要的。它是一個復雜的微觀破壞過程，是金屬材料本身與它相互作用的材料以及工作環(huán)境綜合作用的結果。對于金屬來說，表面常見的磨損形式有黏著磨損、磨料磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損、沖擊磨損和微動磨損等 【1】 。凹凸模的刃口端面和側面，在持續(xù)的高速下工作中，沖切并接觸表面粗糙、強度大金屬板料，產生強烈的摩擦出現(xiàn)的磨損，產生的沖擊磨損 【1】 ：當硬質顆?；虮砻娲植谖镌趬毫ψ饔孟?，對金屬表面的顯微切割，產生的磨料磨損：當模具連續(xù)作業(yè)時，使模具承受反復的加熱和冷卻的交變作用，會產生點蝕和剝落現(xiàn)象等，而產生的疲勞磨損。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。根據(jù)技術要求合理地選擇堆焊合金類型首先應分析零件的工作狀況，確定零件的材質。這樣才能得到符合技術要求的表面堆焊層。由于零件的基體多是碳素鋼、低合金鋼、鑄鐵等，而表面堆焊層含合金元素較多，所以在進行表面堆焊時希望母材熔入焊縫的量越少越好，也就是使稀釋率最低，這樣才能保證表面堆焊層有良好的性能。堆焊層與基體金屬間應有相近的性能通常堆焊層與基體的化學成分差別很大。3）.堆焊的經濟性。所選用的堆焊合金一方面在使用性能能上大致相同的多種堆焊合金中是最便宜的一種，另一方面也應當是焊接工藝最簡便、加工費用最少的一種，還要考慮的是零件投入使用后的經濟效益【9】 。它比整體碳素工具鋼制造的冷沖模生產加工周期短、壽命高、成本低。能否在鑄鐵基體上堆焊冷沖模刃口是人們關心的問題。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】 。 堆焊合金的選擇堆焊合金中，合金元素對堆焊層影響很大。其主要合金元素是C、Gr 、Mo、Mn、Si、V 、Ni等。 但含碳量增加會使焊接性能變差，焊接應力變大，甚至開裂。Mn:加入適量錳能強烈提高淬透性,，增加堆焊層中殘余奧氏體含量，減少淬火變形和開裂。硅在起固溶強化作用的同時亦降低堆焊層金屬的塑性和韌性。Mo：鉬顯著提高堆焊層金屬淬透性，并具有細化晶粒的作用，在提高材料強度的同時又能提高材料的韌性。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。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。按照堆焊合金系分類有鐵基、鈷基和鎳基三大類。鐵基堆焊合金由于合金含量、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。另外，通過磨損情況分析，選擇的主要是高鉻馬氏體合金鋼堆焊合金。 堆焊金屬的合金過渡堆焊金屬合金化過程是是指把所需的合金元素通過焊接材料過渡到堆焊金屬中去的過程 【1】 。堆焊金屬的滲合金方式很多，主要有以下幾種 【1】 ：1）.用實芯合金焊絲滲合金：采用成分與堆焊合金近似的實芯焊絲滲合金的方法應用很普遍，可以制成焊絲、帶極、極板、環(huán)狀等多種形式。這類滲合金方式的合金過渡系數(shù)最高、成分比較均勻。2）.用合金藥皮或燒結劑滲合金：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，這是堆焊焊條中應用最廣泛的一種滲合金方法。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。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，內裝合金化藥芯的堆焊材料。主要缺點是制造工藝復雜、價格較貴。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，合金過渡系數(shù)較高。5）.用氣相過渡少量元素。 實驗方案很多模具采用的是整體制造，一般需要復雜的機加工和熱處理，工藝復雜、周期長、成本高。特別是研制新型較大沖壓件產品時，鑲塊模具更具有無可比擬的優(yōu)越性，是企業(yè)追求低成本、高效益的主要途經。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，大大縮短了生產周期，且技術條件要求不是很高,極易掌握和推廣； 3）.因不需熱處理,就不存在熱處理所產生的裂紋、變形及校正和第二次裝模后的研配等。 焊接方法的選擇生產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。對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)有的設備及工裝，焊工技術水平。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。其優(yōu)點不言而喻了，方法設備簡單、操作方便和機動靈活，適宜現(xiàn)場堆焊，適應性強，完全不受堆焊位置及工件形狀的限制，尤其適用于適應形狀不規(guī)則的工件表面及開坡口部位焊接。所以在本工藝中我們選擇的是堆焊 4 層。因此，在設計模具時，要根據(jù)具體情況，正確處理各部位的結構。這樣處理對模具的設計及制造過程非常有利。： 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】 。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。但是由于堆焊面的寬度及堆焊質量的限制，焊條直徑和焊接電流控制在某一定的范圍內的。經過考慮，所以我們選擇的焊條直徑均為 。我們首先考慮的是用整體預熱或局部預熱 【16】 ，但是覆蓋件模具較大，加熱很不方便。即先用塑性好、強度不高的普通焊條進行打底焊。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 載 荷 的 鋼 結 構 焊 接中 。 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合性、抗氧化性和抗裂性及有一定的硬度，焊條在焊接過程中，堆焊層不需要預熱等。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。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】 。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。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。我們選定了焊條牌號后，根據(jù)焊條的類型選擇了電源的種類及類型 【15】 。焊接電源為直流，極性為反極性接法，即焊條接正極，工件接負極。堆焊基體材料和堆焊金屬相互溶解度有限、物理化學性能差別很大的合金時，由于堆焊時基體材料的溶入會導致堆焊層金屬的化學成分和金相組織不均勻或生產金屬間化合物。熔合比是指被熔化的母材部分在堆焊金屬中所占的比例 【1】 。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。當在焊接方法和設備