專(zhuān)利名稱(chēng)：輥鍛模具堆焊制造修復(fù)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于模具堆焊工藝技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種熱鍛回轉(zhuǎn)模具堆焊制造及修復(fù)方法。
背景技術(shù)：
鍛造成型是一種生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量好，節(jié)約原材料的先進(jìn)加工方法，在機(jī)械、電機(jī)、汽車(chē)、拖拉機(jī)、航空、輕工、石化、動(dòng)力各工業(yè)部門(mén)中得到廣泛應(yīng)用，工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)鍛造模具的需求量很大。由于鍛造模具的工況條件惡劣，服役壽命低，經(jīng)常出現(xiàn)開(kāi)裂、磨損、壓塌、冷熱疲勞等早期失效。對(duì)鍛造金屬模具進(jìn)行堆焊修復(fù)，延長(zhǎng)其使用壽命，具有重大的經(jīng)濟(jì)意義。目前模具堆焊技術(shù)在平面分模的鍛模上已有較廣泛的應(yīng)用，并得到較好效果。輥鍛精制坯制造長(zhǎng)桿類(lèi)鍛件具有很多優(yōu)勢(shì):金屬流線(xiàn)好、產(chǎn)品質(zhì)量好、設(shè)備及模具投資少、材料利用率高、少污染、能耗低、轉(zhuǎn)產(chǎn)換型快、生產(chǎn)效率高。目前利用輥鍛工藝制坯的生產(chǎn)企業(yè)多達(dá)百家，輥鍛回轉(zhuǎn)模具的用量很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述不足之處而提供一種縮短模具制造周期，節(jié)省加工費(fèi)用，減少停機(jī)時(shí)間，為國(guó)家或企業(yè)增加經(jīng)濟(jì)效益的輥鍛模具堆焊制造及修復(fù)方法。本發(fā)明輥鍛模具堆焊制造工藝的技術(shù)解決方案是:一種輥鍛模具堆焊制造工藝，其特征在于包括以下工藝步驟:
⑴、首先，選用低耐熱鋼5CrMnMo、5CrNiMo模具鋼作為基材，熱處理硬度34-42HRC，按長(zhǎng)桿類(lèi)鍛件輥鍛精制坯型腔尺寸擴(kuò)大11 20 mm制成模具，將模具預(yù)熱到550°C，保溫10小時(shí)。⑵、其次，選用硬度HRC34 42堆焊金屬焊材，在模具型腔內(nèi)堆焊厚度為3 6 mm的打底層。⑶、再次，選用硬度HRC42-48模具堆焊焊材，在模具型腔內(nèi)打底層的基礎(chǔ)上堆焊厚度為3 6 mm的過(guò)渡層；是硬度由低到高、耐沖擊性由高到低的過(guò)渡層，如RMD248 ;具有較高的硬度與強(qiáng)度，使模具不變形。⑷、最后，選用硬度大于HRC55合金堆焊材料，在模具型腔內(nèi)過(guò)渡層的基礎(chǔ)上堆焊厚度為5 8mm的工作層；按要求加工形成模具工作型腔。堆焊模具型腔表面工作層，模具表面工作層在驟冷驟熱交變的巨大載荷，模具在工作過(guò)程中除了承受較大壓應(yīng)力外，還受到熾熱金屬對(duì)模具型腔的加熱和摩擦作用，工作環(huán)境惡劣，選用硬度大于HRC55合金堆焊材料堆焊，如RMD650，堆焊到能保證有5mm以上的加工余量為準(zhǔn)。(5)、焊后進(jìn)行兩次回火，第一次回火，溫度500 550°C，保溫6 12小時(shí)，第二次回火比第一次低10 20°C，保溫6 12小時(shí)，使層間溫度在450 550°C之間；回火完畢模具隨爐冷卻至90 110°C出爐，或把模具從爐中取出后用石棉布包裹緩冷。本發(fā)明輥鍛模具堆焊制造工藝的技術(shù)解決方案第⑵步驟中所述的硬度HRC34 42 堆焊金屬焊材為 RMD136、RMD142, RMD1#。本發(fā)明輥鍛模具堆焊制造工藝的技術(shù)解決方案第⑶步驟中所述的硬度HRC42-48模具堆焊焊材為RMD248。本發(fā)明輥鍛模具堆焊制造工藝的技術(shù)解決方案第⑷步驟中所述的硬度大于HRC55合金堆焊材料為RMD650、RMG2#。RMG2#該材料堆焊金屬有極佳綜合力學(xué)性能、耐磨損、高耐熱和抗熱疲勞性能。本發(fā)明輥鍛模具堆焊修復(fù)工藝的技術(shù)解決方案是:一種輥鍛模具堆焊修復(fù)工藝，其特征在于包括以下工藝步驟:
⑴、焊前準(zhǔn)備:先將待修復(fù)模膛表面應(yīng)整體向下或向外加工10 15 mm ;清除型槽底部的尖角；對(duì)加工后的模堂表面著色探傷，清除存在的缺陷。(2)、焊前預(yù)熱:將清除缺陷后的待修復(fù)模膛預(yù)熱，隨爐升溫到450°C保溫4 12小時(shí)，保溫時(shí)間以模具厚度每30 mm保溫I小時(shí)確定。⑶、堆焊打底層:選用硬度HRC34 42堆焊金屬焊材，在焊前預(yù)熱后的待修復(fù)模膛內(nèi)堆焊厚度為3 6 mm的打底層。(4)、堆焊過(guò)渡層:選用硬度HRC42-48模具堆焊焊材，在待修復(fù)模膛內(nèi)打底層的基礎(chǔ)上堆焊厚度為3 6 mm的過(guò)渡層。(5)、堆焊工作層:選用硬度大于HRC55合金堆焊材料，在待修復(fù)模膛內(nèi)過(guò)渡層的基礎(chǔ)上堆焊厚度為5 8 mm的工作層；按要求加工形成模具工作型腔。(6)、焊后進(jìn)行兩次回火，第一次回火，溫度500 550°C，保溫6 12小時(shí)，第二次回火比第一次低10 20°C，保溫6 12小時(shí)，使層間溫度在450 550°C之間；回火完畢模具隨爐冷卻至90 110°C出爐，或把模具從爐中取出后用石棉布包裹緩冷。本發(fā)明輥鍛模具堆焊修復(fù)工藝的技術(shù)解決方案中所述的將待修復(fù)模膛表面應(yīng)整體向下或向外加工10 15 IM是采用合金銑刀銑削、電弧氣刨、較大石墨電極電火花加工擴(kuò)大模膛，其中，電弧氣刨后需用砂輪打磨掉滲碳層直到整個(gè)模膛表面見(jiàn)金屬光澤為止。本發(fā)明輥鍛模具堆焊修復(fù)工藝的技術(shù)解決方案中所述的第⑶步驟中所述的硬度HRC34 42 堆焊金屬焊材為 RMD136、RMD142, RMD1#。本發(fā)明輥鍛模具堆焊修復(fù)工藝的技術(shù)解決方案中所述的第⑷步驟中所述的硬度HRC42-48模具堆焊焊材為RMD248。本發(fā)明輥鍛模具堆焊修復(fù)工藝的技術(shù)解決方案中所述的第(5)步驟中所述的硬度大于HRC55合金堆焊材料為RMD650、RMG2#。RMG2#該材料堆焊金屬有極佳綜合力學(xué)性能、耐磨損、高耐熱和抗熱疲勞性能。本發(fā)明輥鍛模具堆焊制造或修復(fù)工藝中所述的打底層、過(guò)渡層與工作層之間的厚度比為:0.8 1.2: 0.8 1.2: 0.8 1.2。本發(fā)明針對(duì)坯料在輥鍛模具的不同工作部位，不同的受力狀態(tài)，不同的模具受熱程度、不同的失效模式，采用不同硬度及性能的合金焊材，堆焊制造、堆焊修復(fù)模具，來(lái)達(dá)到熾熱的鍛坯在輥鍛模具型腔內(nèi)急劇變形成型，模具表面在驟冷驟熱交變的巨大載荷下模具所必備的較高的硬度、較好的淬透性、沖擊韌性、耐冷熱疲勞性能、熱穩(wěn)定性、高溫耐磨性、抗高溫氧化性能、抗裂性等性能。本發(fā)明主要用于熱鍛回轉(zhuǎn)模具堆焊制造及修復(fù)方法。


圖1為本發(fā)明的模具圖。圖2為本發(fā)明擴(kuò)大后的型腔截面圖。圖3為本發(fā)明施焊層次圖。圖4為本發(fā)明加工后焊層圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明輥鍛模具堆焊制造工藝的具體方法包括以下工藝步驟:
⑴、首先，選用低耐熱鋼5CrMnMo、5CrNiMo模具鋼作為基材，熱處理硬度34-42HRC，按長(zhǎng)桿類(lèi)鍛件輥鍛精制坯型腔尺寸擴(kuò)大11 20 mm制成模具，將模具預(yù)熱到550°C，保溫10小時(shí)。5CrMnMo、5CrNiMo材料成本較低，熱處理工藝不復(fù)雜比較成熟，具有較好的切削性能、耐沖擊性、抗裂性以及中等的淬透性。但常、高溫耐磨性、耐冷熱疲勞性能、熱穩(wěn)定性、抗高溫氧化性能較差。⑵、其次，選用硬度HRC34 42堆焊金屬焊材，在模具型腔內(nèi)堆焊厚度為3 6 mm的打底層。硬度HRC34 42堆焊金屬焊材為RMD136、RMD142，RMD1#等。RMD136、RMD142，RMD1#為與本體材質(zhì)比較接近的堆焊金屬焊材。應(yīng)用施焊變位器盡量把工件置于平焊或爬坡施焊位置。收尾拉開(kāi)電弧時(shí)應(yīng)作圓周運(yùn)動(dòng)，填滿(mǎn)弧坑，避免弧坑裂紋。施焊層次圖見(jiàn)圖3，焊縫搭邊成型應(yīng)良好，不允許有未焊透、夾渣等缺陷，焊縫尺寸應(yīng)符合要求，應(yīng)當(dāng)有3 5 mm以上的加工余量。⑶、再次，選用硬度HRC42-48模具堆焊焊材，在模具型腔內(nèi)打底層的基礎(chǔ)上堆焊厚度為3 6mm的過(guò)渡層。是硬度由低到高、耐沖擊性由高到低的過(guò)渡層，如RMD248。具有較高的硬度與強(qiáng)度，使模具不變形。硬度HRC42-48模具堆焊焊材為RMD248。過(guò)渡層具有較高的硬度與強(qiáng)度，使模具不變形。⑷、最后，選用硬度大于HRC55合金堆焊材料，如RMD650、RMG2#等，在模具型腔內(nèi)過(guò)渡層的基礎(chǔ)上堆焊厚度為5 8 mm的工作層。按要求加工形成模具工作型腔。模具表面工作層在驟冷驟熱交變的巨大載荷，模具在工作過(guò)程中除了承受較大壓應(yīng)力外，還受到熾熱金屬對(duì)模具型腔的加熱和摩擦作用，工作環(huán)境惡劣，堆焊到能保證有5mm以上的加工余量為準(zhǔn)。該RMG2#材料堆焊金屬有極佳綜合力學(xué)性能、耐磨損、高耐熱和抗熱疲勞性能。打底層、過(guò)渡層與工作層之間的厚度比為:0.8 1.2: 0.8 1.2: 0.8 1.2，各層厚度均勻，不宜過(guò)薄，也不宜過(guò)厚。工作層需堆層數(shù)以保證加工后表面工作層深度3 6 mm左右，焊道搭邊一般為上一焊道的三分之一。(5)、焊后進(jìn)行兩次回火，第一次回火，溫度500 550°C，保溫6 12小時(shí)，第二次回火比第一次低10 20°C，保溫6 12小時(shí)，使層間溫度在450 550°C之間。回火完畢模具隨爐冷卻至90 110°C出爐，或把模具從爐中取出后用石棉布包裹緩冷。這樣模具由里及表就形成了硬度由HRC39左右到HRC45左右再到表層的HRC55以上硬度梯度，達(dá)到表硬里韌效果，從而提高模具壽命，節(jié)能節(jié)材。本發(fā)明用于EQ153汽車(chē)前軸輥鍛模具堆焊修復(fù)工藝的具體方法包括以下工藝步驟:
⑴、焊前準(zhǔn)備:如圖1所示，先將待修復(fù)模膛表面應(yīng)整體向下或向外加工，加工深度3為10 15 mm。加工方法有:①用合金銑刀銑削加工擴(kuò)大摸堂；②用電弧氣刨擴(kuò)大模膛；③采用較大石墨電極電火花加工模膛。采用電弧氣刨擴(kuò)大模膛時(shí)，一般氣刨后需用砂輪打磨掉滲碳層直到整個(gè)模膛表面見(jiàn)金屬光澤為止。清除型槽底部的尖角，使施焊時(shí)運(yùn)條方便，清渣容易，防止焊接缺陷，擴(kuò)大后模具型腔截面2如圖2所示，圖2中畫(huà)有工作型腔尺寸3。加工后的模堂表面應(yīng)著色探傷，探測(cè)模膛表面是否還存在未加工掉的裂紋等缺陷，若存在裂紋時(shí)則應(yīng)徹底清除。模具在投入加工前，最好再進(jìn)行一次著色探傷，若發(fā)現(xiàn)裂紋，還應(yīng)清除干凈并再一次進(jìn)行補(bǔ)焊直至整個(gè)堆焊層表面無(wú)論何缺陷為止。(2)、焊前預(yù)熱:將清除缺陷后的待修復(fù)模膛預(yù)熱，隨爐升溫到450°C保溫4 12小時(shí)，保溫時(shí)間以模具厚度每30 mm保溫I小時(shí)確定。熱鍛金屬模具鋼的碳當(dāng)量高，焊接性差容易產(chǎn)生冷裂紋，故堆焊時(shí)必須預(yù)熱。小模具的保溫時(shí)間可稍短些，但一般不能低于4小時(shí)。大模具的保溫時(shí)間可稍長(zhǎng)些，但一般不長(zhǎng)于12小時(shí)。模具放入工位器具保溫箱中或用石棉板蓋好保溫待焊。⑶、堆焊打底層6:與輥鍛模具堆焊制造工藝中堆焊打底層相同，選用硬度HRC34 42堆焊金屬焊材，在焊前預(yù)熱后的待修復(fù)模膛內(nèi)堆焊厚度為3 6 mm的打底層6。(4)、堆焊過(guò)渡層5:與輥鍛模具堆焊制造工藝中堆焊過(guò)渡層相同，選用硬度HRC42-48模具堆焊焊材，在待修復(fù)模膛內(nèi)打底層的基礎(chǔ)上堆焊厚度為3 6 mm的過(guò)渡層5。(5)、堆焊工作層4:與輥鍛模具堆焊制造工藝中堆焊工作層相同，選用硬度大于HRC55合金堆焊材料，在待修復(fù)模膛內(nèi)過(guò)渡層的基礎(chǔ)上堆焊厚度為5 8 mm的工作層4 ;按要求加工形成模具工作型腔7。堆焊合金層時(shí)應(yīng)注意以下幾方面的問(wèn)題:
1.避免產(chǎn)生火口裂紋(收弧裂紋)。避免的辦法為:收弧前，焊絲原地稍停留一些時(shí)間，或后一道焊縫起弧時(shí)在前一道焊道收弧處開(kāi)始。2.避免產(chǎn)生氣孔。避免氣孔的辦法是:1) Φ 1.6藥芯焊絲焊接參數(shù)的選擇范圍一般為:電流260-360A;電壓:26-32V;2) Φ 2.4藥芯焊絲焊接參數(shù)的選擇范圍一般為:電流360-540A;電壓:30-38V ;保護(hù)氣體為 Ar+C02 混合氣體，且 Ar 為 80-90%，C02 為 10-20% ；C02氣體出口必須接加熱器；推薦使用技術(shù)較熟練的焊工；模具堆焊前，不要過(guò)早拆開(kāi)藥芯焊絲的包裝；已拆開(kāi)包裝的藥芯焊絲應(yīng)盡快用完，若實(shí)在用不完應(yīng)重新用塑料袋包裝好以免受潮，或放在低溫(50 — 100度)的干燥爐里面保持干燥。3.避免夾渣。避免夾渣的辦法是:每焊完一層都把焊渣清除干凈。模具堆焊完后且經(jīng)探傷未發(fā)現(xiàn)任何缺陷時(shí)可加工模具形成模具工作型腔7，加工模具可采用數(shù)控加工中心加工，由于硬度高，采用高轉(zhuǎn)速低切削量加工，模具表面粗造度要達(dá)Ral.6。加工后堆焊層圖見(jiàn)圖4。(6)、焊后回火:焊后進(jìn)行兩次回火,第一次回火,溫度500 550°C,保溫6 12小時(shí)，第二次回火比第一次低10 20°C，保溫6 12小時(shí)，使層間溫度在450 550°C之間；回火完畢模具隨爐冷卻至90 110°C出爐，或把模具從爐中取出后用石棉布包裹緩冷。堆焊制造模具與模具鋼制造模具模具壽命及效益對(duì)比(產(chǎn)品:EQ153汽車(chē)前軸)如下表:
權(quán)利要求
1.一種輥鍛模具堆焊制造工藝，其特征在于包括以下工藝步驟: ⑴、首先，選用低耐熱鋼5CrMnMo、5CrNiMo模具鋼作為基材，熱處理硬度34-42HRC，按長(zhǎng)桿類(lèi)鍛件輥鍛精制坯型腔尺寸擴(kuò)大11 20 mm制成模具，將模具預(yù)熱到550°C，保溫10小時(shí)； ⑵、其次，選用硬度HRC34 42堆焊金屬焊材，在模具型腔內(nèi)堆焊厚度為3 6 mm的打底層； ⑶、再次，選用硬度HRC42-48模具堆焊焊材，在模具型腔內(nèi)打底層的基礎(chǔ)上堆焊厚度為3 6 mm的過(guò)渡層；是硬度由低到高、耐沖擊性由高到低的過(guò)渡層，如RMD248，具有較高的硬度與強(qiáng)度，使模具不變形； ⑷、最后，選用硬度大于HRC55合金堆焊材料，在模具型腔內(nèi)過(guò)渡層的基礎(chǔ)上堆焊厚度為5 8 mm的工作層；按要求加工形成模具工作型腔； (5)、焊后進(jìn)行兩次回火，第一次回火，溫度500 550°C，保溫6 12小時(shí)，第二次回火比第一次低10 20°C，保溫6 12小時(shí)，使層間溫度在450 550°C之間；回火完畢模具隨爐冷卻至90 110°C出爐，或把模具從爐中取出后用石棉布包裹緩冷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輥鍛模具堆焊制造工藝，其特征在于:第⑵步驟中所述的硬度HRC34 42 堆焊金屬焊材為 RMD136、RMD142, RMD1#。
3.、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輥鍛模具堆焊制造工藝，其特征在于:第⑶步驟中所述的硬度HRC42-48模具堆焊焊材為RMD248。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輥鍛模具堆焊制造工藝，其特征在于:第⑷步驟中所述的硬度大于HRC55合金堆焊材料為RMD650、RMG2#。
5.一種輥鍛模具堆焊修復(fù)工藝，其特征在于包括以下工藝步驟: ⑴、焊前準(zhǔn)備:先將待修復(fù)模膛表面應(yīng)整體向下或向外加工10 15 mm ;清除型槽底部的尖角；對(duì)加工后的模堂表面著色探傷，清除存在的缺陷； ⑵、焊前預(yù)熱:將清除缺陷后的待修復(fù)模膛預(yù)熱，隨爐升溫到450°C保溫4 12小時(shí)，保溫時(shí)間以模具厚度每30 mm保溫I小時(shí)確定； ⑶、堆焊打底層:選用硬度HRC34 42堆焊金屬焊材，在焊前預(yù)熱后的待修復(fù)模膛內(nèi)堆焊厚度為3 6 mm的打底層； ⑷、堆焊過(guò)渡層:選用硬度HRC42-48模具堆焊焊材，在待修復(fù)模膛內(nèi)打底層的基礎(chǔ)上堆焊厚度為3 6 mm的過(guò)渡層； (5)、堆焊工作層:選用硬度大于HRC55合金堆焊材料，在待修復(fù)模膛內(nèi)過(guò)渡層的基礎(chǔ)上堆焊厚度為5 8 mm的工作層；按要求加工形成模具工作型腔； (6)、焊后進(jìn)行兩次回火，第一次回火，溫度500 550°C，保溫6 12小時(shí)，第二次回火比第一次低10 20°C，保溫6 12小時(shí)，使層間溫度在450 550°C之間；回火完畢模具隨爐冷卻至90 110°C出爐，或把模具從爐中取出后用石棉布包裹緩冷。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的輥鍛模具堆焊修復(fù)工藝，其特征在于:所述的將待修復(fù)模膛表面應(yīng)整體向下或向外加工10 15 mm是米用合金統(tǒng)刀統(tǒng)削、電弧氣刨、較大石墨電極電火花加工擴(kuò)大模膛，其中，電弧氣刨后需用砂輪打磨掉滲碳層直到整個(gè)模膛表面見(jiàn)金屬光澤為止。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的輥鍛模具堆焊修復(fù)工藝，其特征在于:所述的第⑶步驟中所述的硬度HRC34 42堆焊金屬焊材為RMD136、RMD142, RMD1#。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的輥鍛模具堆焊修復(fù)工藝，其特征在于:所述的第⑷步驟中所述的硬度HRC42-48模具堆焊焊材為RMD248。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的輥鍛模具堆焊修復(fù)工藝，其特征在于:所述的第(5)步驟中所述的硬度大于HRC55合金堆焊材料為RMD650、RMG2#。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的輥鍛模具堆焊制造工藝或輥鍛模具堆焊修復(fù)工藝，其特征在于:所述的打底層、過(guò)渡層與工作層之間的厚度比為:0.8 1.2: 0.8 1.2: 0.8 .1.2。
全文摘要
本發(fā)明輥鍛模具堆焊制造修復(fù)工藝。屬于模具堆焊工藝技術(shù)領(lǐng)域。它主要是解決現(xiàn)有直接用低耐熱鋼5CrMnMo、5CrNiMo常、高溫耐磨性、耐冷熱疲勞性能、熱穩(wěn)定性、抗高溫氧化性能較差的問(wèn)題。它的主要特征是選用低耐熱鋼5CrMnMo、5CrNiMo模具鋼作為基材，熱處理硬度34-42HRC，或者將待修復(fù)模膛表面應(yīng)整體向下或向外加工10～15㎜，將模具焊前預(yù)熱；用硬度HRC34～42堆焊金屬焊材堆焊厚度為3～6㎜的打底層；用硬度HRC42-48模具堆焊焊材堆焊厚度為3～6㎜的過(guò)渡層；用硬度大于HRC55合金堆焊材料堆焊厚度為5～8㎜的工作層；焊后進(jìn)行回火處理，并隨爐冷卻至90～190℃出爐。本發(fā)明具有縮短模具制造周期，節(jié)省加工費(fèi)用，減少停機(jī)時(shí)間的特點(diǎn)，主要用于熱鍛回轉(zhuǎn)模具堆焊制造及修復(fù)方法。
文檔編號(hào)B23K9/04GK103182618SQ201110446958
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者宋斌, 張金剛, 鄧正友, 周發(fā)明, 李偉, 蔣林濤, 周光鑄, 郭際, 朱國(guó)軍 申請(qǐng)人:湖北三環(huán)車(chē)橋有限公司