热锻模的堆焊修复方法

锻模是在高温下强迫金属成形的一种模具，型槽表面金属经常处在300～600℃的工作温度下，每锻打一个零件之后，需要用冷却剂冷却，以致模具经常受到反复的加热与冷却，因此，型槽表面极易磨损和产生热疲劳裂纹。经长期使用过的锻钢制造的锻模，往往在燕尾部分产生裂纹（图4-1）等缺陷，使模具报废。锻模的几何形状复杂，制造比较困难，很多锻模加工都要用圆弧立铣、靠模铣等专用机床。而且还需要配用许多样板和模型，制造工时长，成本很高。可见用焊条电弧堆焊法修复锻模有十分重要的意义。

图4-1 锤锻模燕尾裂纹

a）燕尾裂纹 b）坡口形状

（1）堆焊前毛坯的制备 对于经过长期使用因磨损变形、裂纹等缺陷面待翻新的模具，必须进行退火，以便消除过去在锻打中产生的内应力，防止在堆焊时产生裂纹。另外，为了焊前加工方便，也必须进行退火。如图4-1所示锤锻模的材料为5CrMnMo，退火温度应为850℃±10℃。退火后须仔细清理待焊部位，其方法视具体情况可采用喷砂、酸洗、机械刨削或手砂轮打磨等，清洁的范围应扩大到离堆焊区以外10mm处。对于待焊部位的裂纹（图4-1的视图）经仔细检查后，在裂纹尽头钻ϕ3mm止裂孔，沿裂纹发展深度开成30°左右V形坡口，坡口底部为R3圆角。

（2）预热 预热的一般原则是：根据模体材料来选定预热温度，碳含量较高的合金钢，如3Cr2W8预热温度为500～550℃，碳含量较低的3CrWSi预热温度为350～400℃，45Mn2为350～450℃，5CrMnMo为400～450℃。预热时间是根据模体尺寸厚薄，大小来确定，大而厚的模体预热时间应长一些。预热保温最好是在专门堆焊用的保温炉中实现，方便控制层间温度，通常层间温度应不低于300℃。

（3）堆焊操作 锻模堆焊焊条可选用低氢钠型，图4-1所示锻模宜选堆397焊条，直流反接极性，焊前将焊条在250℃下烘焙1h，存入保温筒中备用。工件预热到400～450℃以后，开始焊接操作，按图4-2顺序排布，由深处开始堆焊，逐次向上进行，每层之间要清渣，避免出现窄沟，造成夹渣。最后盖机焊缝应高出母材2～3mm。(www.xing528.com)

（4）退火 堆焊后应立即将锻模放入炉中退火，退火温度为850℃±10℃，保温时间按工件厚度每毫米1.5～2min计算。然后将炉温降到680℃进行等温退火，保温时间按工件厚度每毫米1min计算。最后随炉冷到400℃以下出炉。退火后堆焊层硬度应小于32HRC。

图4-2 焊缝排布

（5）进行机械加工并检查堆焊表面的缺陷 对于直径在0.5～4mm的气孔或夹渣可以在淬火、回火处理以后用铬镍不锈钢焊条进行不预热补焊。对于非工作面的气孔或夹渣，当直径小于2.5mm时可不处理。对于型槽内的裂纹，如果其长度在6～8mm且比较分散时也可不进行处理。

（6）进行淬火加回火处理 对5CrMnMo来说，淬火温度850～870℃，在油中冷却到150～200℃后立即放入炉温不大于300℃的回火炉中升温，并进行480～560℃回火。回火处理后，堆焊层硬度应在38～43HRC。然后，再次检查型槽表面的缺陷。

（7）锻打以前，要用热铁将锻模预热到80～100℃。