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微区脉冲点焊技术用于模具修复

日期:2021-03-03    浏览:1287

       多数模具都有较为复杂的型腔,设计制造周期长,价格也较为昂贵。而在模具使用过程中,模具的棱角或棱边容易磨损,有时还会发生崩裂,模具型腔工作表面会产生均匀磨损,使用不当会产生划伤。模具的这些损伤,一般都希望用较方便的方法修复,以降低生产成本。特别是对淬火后的模具进行焊接修复,均希望HAZ要小,且希望焊接修复后不需再进行热处理。使用GM3450工模具焊补机进行的微区脉冲点焊技术,就较好地解决了这一问题。

       设备与原理3450系列工模具修补机,其两电极间可输出单点的或连续的高能、短时电脉冲,电气原理框图如所示。电源输入电压220V10,50Hz.输出的峰值电压连续可调,范围为022V;电压输出瞬态值连续可调,用0100°瞬态指示。连续工作时的脉冲放电工作频率为3大贮能(一次脉冲放电大能量)250(B型)。

       焊接修补时,将工模修补机的负极接工件,在经预处理的待修表面覆以补材(可以是薄片、细丝、粉末),手握阳极并施以合适的压力接触补材,脚踩脚踏开关,工模修补机即输出高能电脉冲,在阳极压点这一微区的补材与工件基体间产生高温并使局部金属熔化,从而实现微区焊接。这一过程是在极短时间(毫秒级)内完成的,放电之后的间隙又使微区的高温快速冷却至室温。这种微区的脉冲热循环是在工件整体始终处于“冷态”下进行的,微区补焊处的haz很小,避免了工件的变形。

       检验与分析3修复工艺4.1金相分析以Cr12、Cr12MoV钢制作的冷作模具为例,其不同损伤部位的修复工艺如下:3.1棱边磨损或崩落的补焊先对工件进行焊前准备,可用小型手砂轮去除修复表面的锈点或损伤层,清理后用丙酮仔细清洗。可选用不同合金粉末。粉末形状为球形,粒度150320目。修补的方式如所示。采用带磁头的阳极工具吸满粉末后压紧修复表面,连通脚踏开关,滚动阳极工具,沿棱边方向焊补。采用连续工作方式,电压瞬态值40,移动速度约50mm/min.当层补焊完后,用手砂轮修整焊补表面,使其平整光滑,再按上述方法补焊第二层、第三层,直至达到所需尺寸,并留有加工余量。后用手工修整到所需要形状和尺寸。

       工作表面划沟的补焊用Cr18Ni9Ti合金粉末和HC-4修补Cr12MoV冷作模具钢的金相如所示。可见,补焊层与基体间结合良好,基体材料有局部熔化的特征;Cr12MoV基体HAZ中组织细小,无碳化物积聚,无裂纹。4.2元素扩散分析将两种不同补焊材料的试样在SEM分析时进行元素线扫描,得到的元素分布如所示。可见到有明显的元素扩散现象,说明了补焊层与基体间确是微区冶金结合。扩散层为2146m,扩散层尺寸的波动是由于材料的熔点和焊接规范不同所造成的。

  用NMF3显微硬度计、载荷100g,沿焊补结合面垂直方向每隔003005mm测定硬度值,焊丝材料可选用Ni82、HC-4、Ni625、316L等,直径视划沟情况选用0508mm,焊前同样需用砂布去除氧化皮并用丙酮清洗干净。焊补方式如所示,先用单点工作方式将焊丝固定在侍修划沟内的适当位置,然后采用连续工作方式,将阳极工具紧压焊补部位并沿划沟滚动,移动速度约为50mm/min,但选用的电压瞬态值为70.得到如所示的硬度分布曲线。可见有0.15 025mm宽的热影响区(HAZ),范围窄小,对基体组织和性能损伤较小,也无由于循环而造成的变形,HAZ区内硬度分布的一定波动,完全符合微区脉冲焊接的特点。

       应用实例和效果5.1修复实例一3450模修机于1996年3月在北京某石化公司修复一套日本三菱公司出品的年产2000t流延膜生产线的膜唇。膜唇是该生产线的关键部件,属于大型精密薄型部件2600mmX300mmX(10~40)mm,实际上这一部件也是一种薄膜成形用模具。损伤发生在整机拆装运输过程中,出料口有3处损伤,长度分别为15、20、40mm,深度35mm,要求修理过程中不发生热变形,补材与基体结合牢固,并能经受融溶状液体塑料的冲刷和热腐蚀。针对这一损伤情况和工件的技术性能要求,采用Cr18Ni9Ti补片逐层补焊,每焊一层后用锉刀修整,修复到尺寸后打磨抛光到满足膜唇的使用要求,使用至今已有1年多,未见任何异常,证明对这种大型精密部件的修复是成功的。

       修复实例二1995年某可口可乐瓶厂的可乐瓶注塑膜螺纹口刃部磨损,致使塑料制品分型面产生“飞边”,用GM 3450模具修补机修复,补材选用粉末Cr18Ni9Ti.全套模具共36副,每副修复时间约2h(含钳工打磨),修复后上下模结合良好,边角光润无缝隙,效果很好(如所示)。

       应用范围用微区脉冲点焊技术已经应用的工件有:各种模具。其中包括冲压成形模具,如汽车外壳的冲压模;注塑模,如汽车仪表盘注塑模、洗衣机箱体注塑模、计算机三英寸软盘注塑模等;陶瓷模具,如建筑陶瓷砖冲压模等;除此之外,还有切料模、木材成形模等精密模具。

  各种液压件。包括大型液压件的修复,如液压柱塞杆、各类液压缸体、油泵和各种阀体的修复。

  各种轴类、辊类零件。如各类压辊、印花布辊子、无纺布压辊、钢机的轴、车辆曲轴的修复等。

  铸件表面缺陷。如机床床面,水泵泵体等。

       结论微区脉冲点焊可得到高结合强度的表面覆层,工艺过程对母材不产生热变形和软化,选用补材面宽,对传统维修手段是一种补充。在这种新技术出现后,使以往很难修复的工模具得到了很好的修复。

 


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