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摘要：锻工车间开发的“冷”焊模具修复应用到以车轴锻模为代表的静压力下锻模，是在充分调研、分析模具受力、失效方式，在常规的“热”焊修复法基础上的大胆创新，不断挖掘内部技术潜力，在选择合适焊接工艺参数、操作手法上想对策，而且联合焊材生产厂，在焊材上做了有效改进，进行了周密、可靠的试验验证，完成了项目开发。在缩短流程、降低人力、物力成本方面取得了显著成效。
关键词：静压力 锻模 “冷”焊 修复技术
1.前言
锻工车间模具焊接修复原均采用“热”焊法进行焊接，即焊接前需对模具进行预热，焊接中进行保温，焊接后缓冷并进行回火。一方面是保证焊材与母材融合，减小温度应力，防止开裂；另一方面是提高焊层的韧性，防止在使用过程开裂。
而车轴锻模（轴模），由于三班连续作业，工作时间长，每根轴坯锻造时间8-12分钟，始锻温度1100℃、终锻温度850℃，平均每周要更换一次轴模，年需修复轴模50套左右，需修复的频次高，而且修复的周期长、成本高、占用人员多，给焊接修复带来很大困难、对生产保障有极高地风险。为此，寻求一种有效地实现快速模具焊接修复新技术，迫在眉睫。修复前的轴模，如图1
图1
2.确定“冷”焊工艺方案
攻关团队对轴模受力方式、状态及失效方式进行了分析。坯料800t快锻液压机机为静压力设备，轴模主要受静压力，只受轻微冲击力，轴模受力以压应力为主、轴坯伸长即轴线方向有较小的拉应力；在轴坯锻造过程中，高温坯料长时间与轴模接触，导致轴模在高温下长期作业，兼有氧化皮加剧模膛损耗，轴模的失效方式为压塌变形和磨损，与轴模的受力方式、状态相一致。普通的锻造模具，一般以受冲击力为主，为防止模具开裂，需保证模具焊接修复后的韧性，采取“热”焊法是最好的选择，而受静压力的轴模，可以降低部分韧性，为此，团队提出了“冷”焊工艺方案。修复后的轴模，如图2
图2
3.“冷”焊技术原理
调整焊材化学成分，提高焊接性，减少焊接缺陷；细化晶粒、提高耐磨性。焊接过程提高焊接电压，保持熔池深度、保证与基体熔合、焊后局部保温，降低温度应力取消回火工序。
4.“冷”焊技术创新点
针对原有焊接修复方式周期长、成本高、占用人员多的问题，通过在焊接操作上、焊材化学元素上采取相应措施，创造性的提出并实现静压力下模具的焊接修复方式由原有“热”焊法改进为“冷”焊法。
5.“冷”焊技术主要用途
用于锻工车间受静压力及冲击较小，要求表面硬度高、耐磨强度高的模具，如车轴锻模、弹簧压支尖模具、碾尖轧辊、制动梁拉伸、整形模等模具的焊接修复。
6.结论
在模具钢、焊材焊接性较差的情况下，采取合理的焊接工艺是实现“冷”焊法的关键。团队对焊接电流、电压、填充速度及焊接方向、长度做了大量试验，最终采取了提高焊接电压，保持熔池深度、保证与基体熔合，焊接采用长焊缝、焊缝平行于轴线，提高轴线方向的抗拉强度，焊后局部保温，降低温度应力取消回火工序。同时，积极与焊材生产厂家进行沟通，进行了调整焊材、焊芯化学成分试验，最终选定在原有焊材的基础上增加微量V，增加Ni含量，从而改善了焊接性，减少焊接缺陷、细化晶粒、提高耐磨性。
经验证，轴模修复周期由原来的4天缩短为1天，由原来的2人操作，减为1人，有效保证了批量生产的需要，同时大幅降低了预热、回火产生了大量费用35万元/年。
参考文献
[1]陈祝年.焊接工程师手册.机械工业出版社，2002.2.
[2]李亚江.焊接组织性能与质量控制.化学工业出版社，2005.9.
[3]中国机械工程学会锻压学会.锻压手册.机械工业出版社，2004.
论文作者:孙洪国,黄新宇,王建中,陈明达,李杨
论文发表刊物:《基层建设》2017年第18期
论文发表时间:2017/10/16
标签：静压论文; 模具论文; 应力论文; 焊材论文; 锻工论文; 方式论文; 车轴论文; 《基层建设》2017年第18期论文;