淺談沖壓模具型面補焊修復(fù)技術(shù)

牧立峰，許雪萍

（奇瑞汽車股份有限公司，安徽蕪湖241009）

1 引言

模具本體的材料有鑄件和鍛件，其制造過程能源消耗大和對環(huán)境有一定的污染。通過對模具本體補焊修復(fù)技術(shù)的研究和應(yīng)用，有效地降低模具本體報廢的發(fā)生，對環(huán)境保護也能有一定的貢獻。同時目前國內(nèi)的各汽車行業(yè)競爭激烈，都在爭先恐后推出新車型，對新車型開發(fā)的周期也是一再壓縮，因此型面補焊的技術(shù)運用更能起到縮短整改周期的作用。

2 常見模具材料缺陷

（1）鑄件正常情況下是有足夠的加工余量，但是鑄造過程中會出現(xiàn)變形現(xiàn)象，加工前很難發(fā)現(xiàn)，在粗加工或半精加工時出現(xiàn)有砂眼等情況。圖1所示為模具型面加工至半精加工后發(fā)現(xiàn)鑄件有砂眼；圖2所示為修邊刃口精加工后發(fā)現(xiàn)有缺量的問題。這樣的問題只要不在外覆蓋件的A面位置，均可采用補焊技術(shù)進行修復(fù)避免重新鑄造。

圖1 半精加工出現(xiàn)砂眼

圖2 精加工后缺量缺陷

（2）圖3和圖4所示均為加工過程錯誤造成的過切缺陷，也是加工階段經(jīng)常出現(xiàn)的低級錯誤，主要為數(shù)控編程錯誤或者加工刀具選擇錯誤產(chǎn)生的，此類問題一般破壞深度較淺，也可以采用鑄件補焊技術(shù)進行修復(fù)。

圖3 加工過切缺陷

圖4 加工過切缺陷

（3）在模具型面已經(jīng)加工完成后，由于產(chǎn)品形狀需要變更，在模具沒有降刻空間的情況下，可以采用補焊再加工的修復(fù)技術(shù)。避免鑄件報廢再加工耽誤車型開發(fā)時間。圖5所示為某車型側(cè)圍外板設(shè)計變更新舊數(shù)據(jù)對比圖，圖6所示為側(cè)圍外板設(shè)計變更區(qū)域采取補焊模具型面，后期再進行數(shù)控加工恢復(fù)。

圖6 側(cè)圍外板設(shè)計變更區(qū)域補焊型面

為了能解決以上鑄件缺陷，確保補焊后模具的使用壽命和模具型面的后期處理，以及沖壓件的表面質(zhì)量和生產(chǎn)穩(wěn)定性，針對補焊過程的相關(guān)工藝要求進行了驗證和經(jīng)驗總結(jié)，具體如下。

3 焊接工藝相關(guān)參數(shù)的選擇

3.1 焊條選擇

焊條的選用直接影響到焊縫金屬的化學(xué)成分和機械性能，但是焊條的種類很多，其應(yīng)用范圍，使用是否恰當對焊接質(zhì)量、生產(chǎn)效率及產(chǎn)品成本都有很大影響。通常應(yīng)根據(jù)組成焊接母材的化學(xué)成分、機械性能、工作環(huán)境等要求、以及焊接結(jié)構(gòu)的形狀、受力情況和焊接設(shè)備等方面進行綜合考慮，決定選用那種焊條。

在選用焊條時應(yīng)注意下列原則：

（1）考慮補焊母材的機械性能、化學(xué)成分。

a.低碳鋼、中碳鋼、低合金鋼可按補焊位置和強度的原則來選用相應(yīng)強度的焊條，但是母材在焊接過后有熱處理或表面處理等情況下，應(yīng)選用比母材強度低一級的焊條。

b.對于合金鋼，通常要求焊接材料的主要合金成分與母材金屬相同或相近。

c.異種鋼的焊接如低碳鋼與低合金鋼、不同強度等級的低合金鋼焊接，一般選用與較低強度等級鋼材相匹配的焊條。

（2）考慮模具的工作條件。

對于拉伸成形類模具表面需要進行熱處理或鍍鉻處理的補焊，選用的焊條應(yīng)化學(xué)成分與母材相近或低一等級，對于多層補焊（≥3層）底面采用低等級焊條鋪焊打底，表面再選用2層或以上的相匹配的焊條。

3.2 焊接電流的選擇

焊接電流的大小對焊接質(zhì)量和上次效率有較大影響，電流過小電弧不穩(wěn)定，易造成夾渣和未焊透等缺陷，而且生產(chǎn)效率低；電流過大，則容易產(chǎn)生咬邊和燒穿等缺陷，同時飛濺增加，因此，焊條電弧焊接時，焊接電流要適當。

焊接電流的大小，主要根據(jù)焊條類型、焊條直徑、焊件厚度、焊接形式及焊接層次等因素來決定，其中最主要的因素是焊條直徑和焊縫空間位置。在使用一般結(jié)構(gòu)鋼焊條時，焊接電流大小與焊條直徑的關(guān)系可用經(jīng)驗公式進行試選。

4 焊接工藝操作規(guī)范

焊接前基體表面處理：除去基體表面油污，有裂紋和舊的焊疤需要打磨去除，減少雜質(zhì)。

4.1 各種類模具材料焊接注意事項

（1）合金鑄件GGG70L、ICD-5（合金鑄鐵）材質(zhì)補焊注意事項。

a.焊道質(zhì)量要求：對于拉伸模R角，翻邊模翻邊R角和翻邊面以及整形面硬度45～50HRC以上；表面無氣孔砂眼、裂紋，滿足電鍍技術(shù)要求。

b.焊條的選擇：根據(jù)硬度要求，選用硬度在50HRC左右的焊條，如：TM2000焊條和SKD11焊絲進行焊接，超過2層焊接的可用硬度在35～40HRC的焊條打底，表面再采用較硬的焊條（絲）進行鋪焊。有條件的情況下焊條在使用前要150℃～200℃烘干并保溫1h。

c.焊接電流：直徑φ3.2mm的焊條采用90～110A，2.0～2.5mm焊絲采用115～155A電流，焊接電流可根據(jù)焊條及環(huán)境的具體情況調(diào)節(jié)，盡可能采用小電流焊接。

d.焊接前的準備工作：①非補焊區(qū)的保護，采用刷紅丹或者采用工序件覆蓋保護，排氣孔要用膠布堵死防止焊渣和灰塵進入排氣孔；②補焊周邊有標準件的要拆卸后再補焊，焊接部位有鑲塊拼接的，必須拆卸分開補焊，不可直接補焊接縫；③焊接部位檢查不能存在裂紋和氣孔，需對裂紋和氣孔進行開U型坡口再進行焊接，焊接部位不能有油污，焊接前需要用氧氣乙炔火焰進行烘干兼預(yù)熱。

e.焊接工作量大時，每道焊道長不超過60cm，并對焊道進行清理和敲擊，敲擊的方向從收弧點開始往起弧點方向敲擊；注意控制層間溫度，層間溫度不能超過150℃；如果焊道更長則需要跳躍式焊接。

（2）鍛造高合金鋼Cr12MoV（國內(nèi)高合金鋼）SKD-11（日本高合金鋼）。

a.焊道質(zhì)量要求：對于整形模、翻邊模翻邊R角和修邊刃口，以及整形面硬度55～62HRC以上，表面無氣孔砂眼、裂紋，滿足TD和PVD等表面處理的技術(shù)要求。

b.焊條的選擇：對于需要TD和PVD等熱處理的整形面和翻邊面根據(jù)硬度要求，可采用硬度55HRC以上的焊條（絲）或與母材相同的焊接材料進行焊接；如SKD11焊絲進行焊接。

c.焊接電流：采用80～110A，焊接電流可根據(jù)焊條及環(huán)境的具體情況調(diào)節(jié)。

d.焊接前的準備：母材必須采用預(yù)熱保護等措施，保溫溫度300℃～400℃，鑲塊保溫時間3～4h，焊接過程中保持所定的溫度；焊接前鑲塊必須熱處理后進行，因不同化學(xué)成分的材質(zhì)收縮率不同，在熱處理時會產(chǎn)生開裂等問題。

e.焊接環(huán)境：焊接過程應(yīng)該選擇背風(fēng)或者低溫的環(huán)境，禁止使用電風(fēng)扇或者空調(diào)等降溫設(shè)備，因材質(zhì)脆性大，應(yīng)力一定要消除，焊后鑲塊放入爐中長時間保溫緩慢冷卻。

f.其他要求:焊接過程要采用短焊道焊接法，每條焊道長度不能超過30mm，焊一段要停下來，并盡快用鐵錘敲擊。

4.2 不同位置焊接處理方法

（1）拉伸、整形R角焊接示意圖如圖7所示。

（2）拉伸、整形面焊接示意圖如圖8所示。

圖8 拉伸整形面焊接示意圖

（3）拉伸筋、槽焊接示意圖如圖9所示。

圖9 拉伸筋槽焊接示意圖

（4）修沖刃口焊接示意圖如圖10所示。

圖10 修沖刃口焊接示意圖

5 結(jié)束語

目前國家要求各個行業(yè)大力控制能源消耗，降低環(huán)境污染，作為汽車制造行業(yè)，從自身做起，降本增效，是對國家最大的支持，因此消除模具鑄件報廢是控制能源消耗的有效途徑。本文通過對焊接工藝的詳細介紹，從根本上解決了由于在模具制造過程中出現(xiàn)的模具本體缺陷，避免模具本體的報廢。