專利名稱：冷作模具堆焊修復(fù)及再制造用特種焊條的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊條，特別是冷作模具修復(fù)用的特種焊條。
背景技術(shù)：
隨著近年來對環(huán)保、資源和能源的重視，輕量化汽車發(fā)展腳步加快，新一代汽車對減重、提高安全性的要求越來越高。一輛轎車上約有80%的零部件是用模具加工制造的，而模具是昂貴的生產(chǎn)工具，模具費用要占產(chǎn)品成本的10-30%。現(xiàn)今我國模具設(shè)計和制造仍然處于發(fā)展階段，眾多汽車企業(yè)沖壓冷作模具的使用壽命較低。常見的冷作模具主要包括冷沖壓模具、冷擠壓模具和冷鐓模具三種。冷作模具的加工工藝與熱作模具相比有許多不同之處，除了在尺寸精度、表面質(zhì)量要求高，多數(shù)產(chǎn)品為最終不加工產(chǎn)品。冷作模具工作載荷也遠高于熱作模具，且載荷波動幅度也大，磨損情況嚴重。隨著市場競爭日益激烈，汽車企業(yè)需要降低制造成本，尤其是模具成本。冷作模具應(yīng)具有良好的耐磨性、足夠的強度和韌性、良好的抗疲勞性及一定的抗咬合黏結(jié)能力。但沖壓生產(chǎn)大量零件后，冷作模具由于發(fā)生變形、磨損、疲勞和斷裂等而報廢，給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失。冷作模具一般由含有貴重合金元素Cr、Mn、Mo和Si的過共析鋼制造，如T8A、T10A、 9CrSi、9Mn2V、GCrl5、Crl2、Crl2MoV鋼等。冷作模具的制造過程為鋼水的冶煉、澆鑄、鋼錠的鍛造、熱處理及毛坯的加工，形成最終產(chǎn)品。在上述制造過程中，不僅消耗了大量的能源 (電能)，而且嚴重的污染了環(huán)境；冷作模具經(jīng)使用一定的時間后報廢。報廢的冷作模具一方面作為廢鋼，通過再循環(huán)，重新進入冷作模具的制造過程，重新浪費能源和污染環(huán)境；另一方面做為廢品閑置于環(huán)境，也造成對環(huán)境的污染。再制造技術(shù)是利用原有零部件，采用高新的表面工程技術(shù)及其它加工技術(shù)使零部件恢復(fù)尺寸、形狀和性能，形成再制造毛坯，經(jīng)加工過程形成再制造的產(chǎn)品。特別是綠色再制造是以優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保為主要目標，統(tǒng)籌考慮零部件整個壽命周期內(nèi)的再制造策略，從而使報廢(退役)產(chǎn)品在對環(huán)境污染最小，資源利用率最高的情況下重新達到最佳的性能。整體制造冷作模具不僅費用昂貴，而且由于工作層僅在表面，內(nèi)部貴重合金元素的優(yōu)勢不能完全發(fā)揮出來。若采用堆焊修復(fù)或再制造技術(shù)制造冷作模具，即模具的基體和表層采用不同性能的材料，來恢復(fù)其原來的形狀和尺寸，還能節(jié)約大量的貴重合金，不僅提高了其使用壽命，而且還降低了其制造過程對能源的浪費，并減少了對環(huán)境的污染。近幾年來，國內(nèi)外許多企業(yè)試圖通過堆焊的方式來堆焊修復(fù)廢舊的冷作模具或再制造冷作模具，但由于常用冷作模具合金含量和碳當量高，不易焊接，熔敷金屬與基體結(jié)合差，且熱影響區(qū)有冷裂趨勢，會顯著降低模具焊后質(zhì)量，限制了冷作模具堆焊修復(fù)與再制造技術(shù)的發(fā)展。采用傳統(tǒng)的堆焊材料，抗開裂性能較差。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種容易焊接、焊后抗開裂、壽命長并且使用方便的造冷作模具堆焊修復(fù)及再制造用特種焊條。本發(fā)明的特種焊條，其藥皮化學(xué)成分的重量百分比為(wt%):鈦白粉1 一 3，大理石 25 - 35，螢石15 - 20，石英3 — 5，白土子2 — 4，高碳鉻鐵10 — 14，高碳錳鐵2 — 4，硅鐵2 - 4，鈦鐵6 — 9，鉬鐵2 — 4，鈰氧化物4 一 8，金屬鎳2 — 4，釩鐵2_4，石墨5 — 7 ；其焊芯為H08A鋼焊絲。上述藥皮原料中的鉬、釩可以細化晶粒；石墨和高碳鉻鐵可以控制較高的碳含量和鉻含量，獲得過共析鋼基體組織，保證適當堆焊金屬的耐磨性；錳、鉬等合金元素，可保證堆焊金屬具有較高的強度和抗疲勞性能；稀土氧化物可以脫氧、脫硫，凈化堆焊熔池，改善焊后一次結(jié)晶組織和二次結(jié)晶組織，變質(zhì)夾雜物，改善堆焊金屬的韌性，提高堆焊金屬的抗開裂性能；金屬鎳粉可改善堆焊組織，降低馬氏體相變溫度Ms點，改善應(yīng)力分布，提高堆焊金屬的抗開裂性能。本發(fā)明焊條的制備方法 1、對部分原料進行鈍化處理
a、將硅鐵粉末加熱，在720- 750°C保溫1小時，
b、將高碳鉻鐵粉末加熱，在550- 600°C保溫1小時，
c、將高碳錳鐵粉末加熱，在300- 350°C保溫1小時。2、混合將上述藥皮的各種原料放入混料機進行充分混合，然后再加入水玻璃粘結(jié)劑攪拌均勻，該水玻璃的模數(shù)為2. 7-3. 0，波美度為48 - 50。3、壓制用焊條涂敷機將上述混勻的物料擠壓在H08A鋼焊絲上。4、干燥在100-200°C對焊條進行干燥。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點
1、通過堆焊再制造的冷作模具經(jīng)磨削加工后可以代替經(jīng)整體生產(chǎn)的冷作模具，不僅減少了制造工序，節(jié)省了原料和能源，避免了制造過程對環(huán)境的污染，同時也提高使用壽命是原冷作模具的3 4倍。2、現(xiàn)場使用方便，易于焊接，焊后不開裂，焊接質(zhì)量明顯提高，硬度范圍為 HRC58-62。3、此特種焊條不僅可以應(yīng)用到汽車行業(yè)，而且也可以應(yīng)用到冶金機械、礦山機械、 農(nóng)業(yè)機械、石油化工機械等行業(yè)所普遍存在的冷作模具堆焊修復(fù)及綠色再制造，具有重要的工程意義，其市場空間十分廣闊。
具體實施例方式實施例1
取藥皮的原料，鈦白粉1千克，大理石35千克，螢石15千克，石英3千克，白土子2千克，高碳鉻鐵10千克，高碳錳鐵2千克，硅鐵4千克，鈦鐵6千克，鉬鐵3千克，鈰氧化物8千克，金屬鎳4千克，釩鐵2千克，石墨5千克及H08A鋼焊絲。先對硅鐵、高碳鉻鐵和高碳錳鐵進行鈍化處理，即將硅鐵粉末加熱，在720°C保溫1小時；將高碳鉻鐵粉末加熱，在550°C保溫1小時；將高碳錳鐵粉末加熱，在300°C保溫1小時。將上述藥皮的各種原料放入混料機進行充分混合，然后再加入水玻璃粘結(jié)劑攪拌均勻，該水玻璃的模數(shù)為2. 7，波美度為48。 用焊條涂敷機將上述混勻的物料擠壓在H08A鋼焊絲上。在90°C對焊芯進行干燥。采用上述焊條堆焊再制造的冷作模具，經(jīng)焊前250°C預(yù)熱、焊后在200°C進行回火處理，表面的硬度為HRC58。實施例2 取藥皮的原料，鈦白粉2千克，大理石觀千克，螢石17千克，石英4千克，白土子3千克，高碳鉻鐵11千克，高碳錳鐵3千克，硅鐵3千克，鈦鐵7千克，鉬鐵4千克，鈰氧化物6千克，金屬鎳3千克，釩鐵3千克，石墨6千克及H08A鋼焊絲。先對硅鐵、高碳鉻鐵和高碳錳鐵進行鈍化處理，即將硅鐵粉末加熱，在740°C保溫1小時；將高碳鉻鐵粉末加熱，在570°C保溫1小時；將高碳錳鐵粉末加熱，在320°C保溫1小時。將上述藥皮的各種原料放入混料機進行充分混合，然后再加入水玻璃粘結(jié)劑攪拌均勻，該水玻璃的模數(shù)為2. 8，波美度為49。 用焊條涂敷機將上述混勻的物料擠壓在H08A鋼焊絲上。在95°C對焊芯進行干燥。采用上述焊條堆焊再制造的冷作模具，經(jīng)焊前250°C預(yù)熱、焊后在200°C進行回火處理，表面的硬度為HRC60。
實施例3:
取藥皮的原料，鈦白粉3千克，大理石25千克，螢石20千克，石英5千克，白土子4千克，高碳鉻鐵14千克，高碳錳鐵4千克，硅鐵2千克，鈦鐵6千克，鉬鐵2千克，鈰氧化物4千克，金屬鎳2千克，釩鐵2千克，石墨7千克及H08A鋼焊絲。先對硅鐵、高碳鉻鐵和高碳錳鐵進行鈍化處理，即將硅鐵粉末加熱，在750°C保溫1小時；將高碳鉻鐵粉末加熱，在600°C保溫1小時；將高碳錳鐵粉末加熱，在350°C保溫1小時。將上述藥皮的各種原料放入混料機進行充分混合，然后再加入水玻璃粘結(jié)劑攪拌均勻，該水玻璃的模數(shù)為3.0，波美度為50。 用焊條涂敷機將上述混勻的物料擠壓在H08A鋼焊絲上。在100°C對焊芯進行干燥。采用上述焊條堆焊再制造的冷作模具，經(jīng)焊前250°C預(yù)熱、焊后在200°C進行回火處理，表面的硬度為HRC62。
權(quán)利要求
1. 一種冷作模具堆焊修復(fù)及再制造用特種焊條，其特征在于該特種焊條，其藥皮化學(xué)成分的重量百分比為wt%:鈦白粉1 一 3，大理石25 - 35，螢石15 — 20，石英3 — 5，白土子2 - 4，高碳鉻鐵10 - 14，高碳錳鐵2 - 4，硅鐵2 — 4，鈦鐵6 — 9，鉬鐵3 — 5，鈰氧化物4 - 8，金屬鎳2 - 4，釩鐵2-4，石墨5 — 7，其焊芯為H08A鋼焊絲。
全文摘要
一種冷作模具堆焊修復(fù)及再制造用特種焊條，其藥皮化學(xué)成分的重量百分比為wt%鈦白粉1－3，大理石25－35，螢石15－20，石英3－5，白土子2－4，高碳鉻鐵10－14，高碳錳鐵2－4，硅鐵2－4，鈦鐵6－9，鉬鐵2－4，鈰氧化物4－8，金屬鎳2－4，釩鐵2-4，石墨5－7；其焊芯為H08A鋼焊絲。采用本發(fā)明的焊條可以對冷作模具進行堆焊修復(fù)及再制造，堆焊金屬具有較高的抗開裂性能，現(xiàn)場使用非常方便。經(jīng)過適當?shù)臒崽幚恚渥髂＞弑砻嬗捕确秶鸀镠RC58－62。修復(fù)后的冷作模具提高使用壽命是原冷作模具的3～4倍。
文檔編號B23K35/365GK102198574SQ201110135779
公開日2011年9月28日 申請日期2011年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月25日
發(fā)明者楊慶祥, 楊育林, 齊效文 申請人:燕山大學(xué)