常用模具修复技术介绍唐秀秀（华侨大学机电学院10级材料成型与控制工程班1011117038）摘要：在模具应用广泛的现在，模具的修复具有重要的意义。

介绍常用模具修复技术的原理、工艺特点、工艺过程及应用等方面。

其中包括电弧堆焊修复技术、热喷涂修复技术、电刷镀修复技术、激光熔覆修复技术。

关键词：模具修复；热喷涂；激光熔覆；电刷镀；电弧堆焊Material forming and control engineeringTangxiuxiu（Material forming and control engineering，Huaqiao University Grade10 1011117038) Abstract:I n the mold of widely used now, mold repair has important significance.The principle, technological characteristics, introduced the commonly used mold repair technique process and application etc..Including the arc welding repair technology, thermal spraying technology, brush plating repair technology, laser cladding repairing technology.Keywords:Mold repair,Welding repair,Thermal spraying,Brush plating repair,laser Cladding repairing。

引言模具是现在制造业的基石。

它在现代工业中具有极其重要的作用，它的质量直接决定产品的质量。

由于科技的发展，对模具的要求越来越高，模具正向着多种类、大型化、高性能、高精度的方向发展。

由此，模具的加工成本也在不断上涨，而延长模具的寿命无疑是降低成本的最佳途径。

在延长模具寿命方面，模具的修复起到重大的作用。

传统修复模具的方法很多，如钳工镶块嵌入法和镶块粘接法、电镀、电火花工艺、热喷涂、堆焊技术等等。

现在就几种常用的模具修复技术进行介绍。

1、电弧堆焊修复技术原理堆焊作为一种表面强化技术，可使母材表面具有良好的耐磨、耐蚀、耐高温、抗氧化、耐辐射等优良性能，使母材和表面金属承受不同的载荷或发挥其不同的理化特性，做到物尽其用。

堆焊是焊接的方法，把填充金属熔敷在模具损坏处表面，以便得到所要求的性能和规格。

特点(1) 在模具制造方面，简化了设计结构，节省了模具钢用量，提高劳动生产率。

(2) 在维修方面，由于采取对模具磨损处实施局部堆焊，在作业现场即可完成修复。

修复后的模具因为加入了合金，其强度、硬度及韧性等都较原模具有显著提高。

(3) 可提高工件的使用寿命，节省制造及维修费用和周期，降低生产成本。

(4) 焊前需对基体的修复部位开槽或打坡口，不适宜对薄而精密的模具进行修复。

(5) 稀释率较高，热影响区大，焊后易产生翻泡、气孔、夹渣、未焊透、疏松、裂纹、硬度不均、焊道成形不良等缺陷，易引起模具基体变形。

工艺及应用对于模具堆焊而言，极易出现的焊接缺陷是开裂和剥离，为防止此类现象的发生，一般需进行焊前预热及焊后保温，预热应在450~C左右，时间不少于45min；焊条则需在250-350~C温度下烘熔1～2h。

堆焊时将预热好的焊件从炉中取出，立即施焊，焊后送入炉中保温不少于30min，然后取出，空冷，用锤击来消除焊前应力，这样可防止开裂及剥离。

[1]例：3Cr2W8V套筒热锻模堆焊修复[2]3Cr2W8V钢套筒扳手热锻模的工作条件十分恶劣。

模腔长期承受冲击载荷和热疲劳应力的作用，多因受力的棱角部位磨损或压塌而导致模具不能继续使用。

若将报废的模具堆焊修复，则有显著的经济效益。

报废模具的堆焊修复工艺如下：(1)首先将模具按3Cr2WgV钢等温退火的规范要求进行等温退火。

通过机械加工彻底清除受磨损表面的疲劳层及龟裂，一般加工深2 5mm；并将型腔内的油、锈清理干净。

在型槽部位机械加工时，应注意使尺寸圆滑过渡。

模具加工好后，整体人炉预热至40O一500℃，按1．5～2mirdmm保温。

(2)选用Ф4mm的D337焊条堆焊，焊条焊前在350℃烘干1h。

(3)焊时直流反接，采用小电流、短弧焊接，运条要快，可稍作横向摆动。

模体温度低于300℃时应重新人炉升温。

堆焊层厚度应留足2—3mm的加工余量。

(4)焊后立即人炉保温，再按3cr2w8v钢等温退火的规范进行等温退火。

(5)堆焊的模具经机械加工后按照3Cr2W8V钢调质热处理的规范进行调质热处理。

经检验，模具堆焊层的硬度值为44—48HRC，与其体硬度≥45HRC基本一致。

堆焊修复的模具可连续锻压700件工件，达到新模具寿命的平均值，而其成本仅为新模具的四分之一。

存在的问题由于堆焊合金与基体的物理性能和化学性能通常相差较大，它们的熔点、热导率、线膨胀系数及力学性能等方面都有很大的差别，这给堆焊带来了很大的不利影响。

（1）易产生热裂纹由于合金元素及有害杂质的作用，在焊缝中出现偏析后易形成低熔共晶体和脆性化合物，使接头易产生热裂纹，且两种金属的线膨胀系数差别越大，热裂倾向越大。

（2）难溶合，易变性当两种被焊金属的熔点相差很大时，易使焊接接头难以熔合，甚至导致焊缝与母材剥离。

当两种金属的导热系数和比热容不同时，会改变焊缝的温度场及结晶条件，使焊接热影响区变宽，焊接时产生较大的焊接应力与变形。

（3）电弧不稳定，焊缝形成不良当两种金属电磁特性相差很大时，容易发生磁偏吹现象，影响电磁稳定，焊缝形成不良。

[3]2、热喷涂修复技术原理热喷涂技术是利用热源将喷涂材料加热至溶化或半溶化状态，并以一定的速度喷射沉积到经过预处理的基体表面形成涂层的方法。

根据热源不同，喷涂法分为火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂三种。

[4]1）火焰喷涂[4]火焰喷涂就是以气体火焰为热源的一种喷涂方法。

按火焰喷射的速度分为火焰喷涂、火焰冲击喷涂和超音速火焰喷涂三种。

作为燃料的气体有乙炔（燃烧温度3260℃）、氢气(燃烧温度2871℃)、液化石油气（燃烧温度约2500℃）和丙烷（燃烧温度可达3100℃）等多种，其中氧乙炔火焰应用最广。

下图为氧乙炔火焰丝材喷涂设备示意图。

2）电弧喷涂电弧喷涂是以电弧为热源的喷涂方法。

在电弧喷涂过程中，两根带有不同极性的金属丝被连续的送进喷涂枪，在喷涂枪的前端，两根金属丝相遇，产生电弧。

电弧熔化金属丝端部，与此同时过热的金属熔滴被喷枪吹出的气流雾化和加速，并喷射到制备的基材表面，形成涂层。

下图为电弧喷涂原理示意图。

3）等离子喷涂等离子喷涂是以等离子弧为热源的一种喷涂方法。

是以电弧产生等离子体作为高温电源，以喷涂粉末材料为主，将喷涂粉末加热至熔化或熔融状态，在等离子射流加速下获得很高速度，将熔滴雾化或推动熔粒成喷射的粒束，以高速撞击到模具基体表面上，形成所需性能的表面覆盖层。

下图为等离子弧喷涂原理示意图。

特点1、设备轻便，可现场施工。

2、工艺灵活、操作程序少。

可快捷修复，减少加工时间。

3、适应性强，一般不受工件尺寸大小及场地所限。

4、涂层厚度可以控制。

5、除喷焊外，对基材加热温度较低，工件变形小，金相组织及性能变化也较小。

6、适用各种基体材料的零部件、几乎可在所有的固体材料表面上制备各种防护性涂层和功能性涂层。

应用及前景火焰喷涂常用于低强度模具的表面形状修复，修复后模具使用寿命低。

五菱汽车股份有限公司使用火焰喷涂NiCr60A修复汽车大梁成型模，取得较好的效果。

等离子喷涂热源能量密度较高，可用于模具表面改性处理，或用于微量磨损模具表面修复。

在工具钢制作的高熔点挤压模上等离子喷涂0.5~1.0mm的氧化铝涂层，可将使用温度从1320℃提高到1650℃，喷涂氧化锆涂层，挤压温度可达2370℃，模具的使用寿命可延长5~10倍。

超音速喷涂获得的喷涂层与基材之间结合力强度高，可用于重大冲击载荷作用下的模具表面改性及修复。

该技术以被一汽成功用于延压模重要工作面的表面改性，模具使用寿命明显提高。

广州有色金属研究院采用超音速喷涂硬质合金工艺，是CrL2不锈锕控延模修模频率从500件一次到7000件一次，寿命提高3~8倍。

目前热喷涂快速制造模具技术已在我国得到较为广泛的运用，但基于热喷涂的模具表面强化和修复技术在模具制品中的应用还相对较少。

随着技术帝发展，热喷涂技术在模具修复领域将会得到更为广阔的应用。

[4]3、电刷镀修复技术原理电刷镀是从槽镀技术上发展起来的一种新的电镀方法（又称刷镀、接触镀、选择镀、涂镀、无槽电镀等）。

其工作原理是将表面处理好的工件与专用的直流电源的负极相连，作为刷镀的阴极，镀笔与电源的正极相连，作为刷镀的阳极。

刷镀时，使棉花包套中浸满电镀液的镀笔以一定的速度在被镀零件表面上移动，并保持适当的压力。

这样，在镀笔与被镀零件接触的那些部分，镀液中的金属离子在电场力的作用下扩散到零件表面，在表面获得电子被还原成金属原子，这些金属原子沉积结晶就形成了镀层。

随着刷镀时间的延长，镀层逐渐增厚，直至达到需要的厚度。

特点(1)设备轻便简单，没有镀槽，携带和使用方便，对于大型精密模具可就地修复或不解体修复；(2)涂镀液种类、可涂镀的金属比镀槽多，选用更改方便，易于实现复合镀层；(3)镀层与基体金属的结合力比槽镀的牢固，涂镀速度比槽镀快，镀层可控性强；(4)一般需要人工操作，很难实现高效率的大批量、自动化生产。

工艺及应用电刷镀加工工艺过程及要点：[5]（1）表面加工去除表面上的毛刺、不平度、锥度及疲劳层，使其达到基本广整。

（2）清洗、脱脂、除锈锈蚀严重的可用喷砂，砂布打磨，油污用汽油、丙酮或水基清洗剂清洗。

（3）电净处理去除微观上的油、污，被镀表面的相邻部位也要认真清洗。

（4）活化处理去除工件表面的氧化膜、钝化膜或析出的碳元素微粒黑膜。

（5）镀底层为了提高工作镀层与基体金属的结合强度，工件表面经仔细电净、活化后，需先用特殊镍、碱铜或低氧脆镉镀液预镀一层薄层。

（6）镀尺寸层和工作镀层由于单一金属的镀层随厚度的增加内应力也增大，结晶变粗，强度降低，过厚时将引起裂纹或自然脱落。

一般单一镀层不能超过0.03~0.05mm的安全厚度，快速镍和高速钢不能超过0.3~0.5mm。

（7）镀后清洗用自来水彻底清洗冲刷已镀表面和邻近部位，用压缩空气或用热风机吹干，并涂上防锈油或防锈液。

电刷镀在模具修复中的应用实例某公司的一套电焊机塑料风扇叶模具(材料为45钢)4片扇叶中有2片出现超差，超差尺寸0.15~0.30mm，生产出的扇叶失去动平衡。