模具修复技术：等离子弧堆焊修复方法

在小锻件大批量生产过程中，模具和锻模使用寿命是制约生产快速连续进行的一个重要因素。生产中发现，锻模的下模型槽内部两侧易出现裂纹，如图6-11所示，严重影响锻模使用和正常生产。某单位以LD5吊弦锻件的模具修复为例，经过系列试验，得到了小模块等离子弧堆焊修复的成功经验。

1.焊接特性分析

模具材料为5CrMnMo合金工具钢，其退火状态组织为铁素体+珠光体。在磨损后的模具上采用常规焊条（如EDRCrMnMo及EDRCrMnMoCo）进行焊条电弧堆焊，虽然堆焊层耐热和耐磨性能满足使用要求，但易形成堆焊区晶粒粗大及气孔、夹杂等缺陷。

图6-11 模具修复区域

5CrMnMo合金工具钢在预热到400℃堆焊时，其中Mn元素促使堆焊金属晶粒粗大，整个堆焊过程连同起始预热及堆焊后的热处理，相当于经历了特殊的热处理过程。堆焊热影响区一侧形成粗大的魏氏组织，在较远区域有少量碳化物析出，使用寿命难以进一步提高。为了寻求防止在5CrMnMo合金钢中形成堆焊粗晶区的途径，某单位采用自制新焊丝H10Mn2SiCrMnMo替代上述两种焊条，取得了良好的堆焊效果，模具使用寿命比常规焊条电弧堆焊提高80%左右。自制焊丝的化学成分为：w（C）=0.07%～0.12%，w（Mn）=1.6%～1.9%，w（Si）=0.7%～1.0%，w（Cr）=0.9%～1.2%，w（Mo）=0.45%～0.65%。

2.用H10Mn2SiCrMnMo焊丝堆焊5CrMnMo钢模具的修复工艺(www.xing528.com)

1）模块准备。模块尺寸为160mm×180mm×100mm，材料为5CrMnMo，经过780℃保温4h的退火处理，金相组织为细小的铁素体+球状珠光体。用立式铣床将裂纹处铣去深度大约10mm（图6-11），范围应以覆盖肉眼所见的裂纹区域为佳。将模块置于电阻炉内预热，加热温度400℃，保温1h以上，即为待焊状态。

2）堆焊方法及堆焊材料。采用单弧冷丝等离子弧堆焊，自动送丝。堆焊设备为进口PW—100—EL型等离子弧焊机。由于裂纹区域较小，焊枪摆幅为10mm，离子气流量为400L/h，励磁电压为110V，非转移弧电流105A，电弧电压36V；转移弧电流150～170A，电弧电压42V。

虽然5CrMnMo钢具有较好的导热性及热稳定性，但等离子弧堆焊后的空冷仍易形成裂纹及气孔。堆焊完毕后应立即将模块放入400℃电阻炉内保温1h，随炉冷却至300℃后取出空冷。

3.堆焊质量比较

5CrMnMo钢按常规方法加工的模具可生产GJL02—89吊弦8000件左右，在下模型槽内部两侧出现裂纹，裂纹深度约6～10mm，经过使用常规EDRCrMnMo或EDRCrMn—MoCo焊条电弧堆焊后，可延续使用寿命到生产4000～6000件，相当于增加了50%的模具寿命。采用H10Mn2SiCrMnMo焊丝经过单弧冷丝等离子弧堆焊修复，可延续使用寿命到9000件左右，超过一副新模具的寿命。在大批量生产中，该项技术不仅可大大缩短模具的加工周期，保证连续加工的要求，还可降低成本。因此等离子弧堆焊修复对增加小型锻模的使用寿命有重要意义。