浅述覆盖件冲模焊接修复工艺技术

2019-02-10王铎云

世界有色金属 2019年2期

王铎云

（武威职业学院，甘肃武威 733000）

覆盖件是车辆组成中重要的功能性零件，对安全性能和隔振降噪等方面有着显著的影响作用，此外覆盖件也是车辆造型风格以及静态感知量等的主要参考指标。覆盖件的制作工艺一般包括板材的拉深整形、修边翻边以及冲孔等工艺技术组成[1]。覆盖件生产过程中，模具零件表面常与板材发生摩擦而导致模具因受力不均匀等产生拉伤、变形、崩刃等问题，使得覆盖件的质量降低，进而影响整体美感以及质量和减振降噪功能。

1 冲模以及焊接性能

1.1 冲模零件材料

覆盖件的冲模材料一般有铸铁、铸钢、锻钢等组成，根据不同部位的使用需求相互搭配使用，如落料模、拉深模、修边模、翻边模等。冲模零件材料与板材之间常发生较强烈的摩擦作用，因此，用于冲模的零件材料要求较高，要综合考虑零件材料的厚度、强度、形状等，如合金铸铁、铸钢、锻钢等可以用于修边、翻边以及镶件等材料。在覆盖件中其他非参与工作部分的零部件材料的要求较低，可以使用灰铸铁，如上模模座、压料芯、下模模座等。如HT300材料可以用于模座、斜楔、压边圈等，该类材料为重要冲模基材，具有良好的铸造性和切削性，具有良好的使用前景；GM246材料可以作为拉深凸模、压边圈、凹模等部位，该材料属于拉深模基材，但该类材料的铸造性能和切削性能要比HT300材料的差，但是电镀性能要比HT300材料的强。

1.2 冲模焊接性能分析

不同材料冲模焊接时的性能是存在差异的，这是由于合金元素可以影响铸铁结晶时的石墨化程度、石墨的形态以及基体的组织[2]，因此，在冲模焊接过程中要注意上述变化类型。按照合金元素对铸铁的影响可分为两类，一是促进石墨化的元素，以Cu、Ni、Al、Si、C为主，二是起组织石墨化的元素，如Mn、Mo、Cr、V、S等元素。SKD11材料中Cr、Mo、V元素含量较高，而Cr、Mo、V元素的敏感温度区间介于500～700℃，在焊接高温环境中容易产生产生裂纹，这是由于高温环境下，Cr、Mo、V等元素组织了铸铁的石墨化，在熔合线附近的粗晶区形成裂纹，因此，该类材料属于再热裂纹敏感类的钢种材料。HT300材料中含有较高的P、S元素，在焊接过程中容易生成低熔点的FeS，增加焊接难度，且由于焊接缝的强度低、塑性差，导致极易出现裂纹。

2 焊接修复工艺技术

2.1 焊接材料及设备的选择

焊接修复的材料与设备选择要根据实际模具需要修复的面积以及充填厚度状况来选择，一般以直流焊机ZX7-400和水冷式氩弧焊机EWM为主。对于损伤面积较大的模具来说，在修复过程中常用直流焊机，可以提高焊接强度和焊接效率。水冷式氩弧焊机具有电弧能量集中、焊接变形量小以及具有智能脉冲的特点，因此该类焊机主要用于焊接厚度较薄或者损伤面积较小的模具，如小范围崩刃钝化或者轻微损伤等[3]。

在焊接修复过程中要选用更母材成分和硬度基本一致的焊接材料，这样处理后的修复模具具有较高的强度和耐磨性。如修复铸铁模座时，模座一般是由普汀灰铸铁或者钼铬铸铁制作成，其型号一般为HT300，因此氩弧焊丝一般选用35～40HRC硬度的DM-55R型号材料或者43～45HRC硬度的NH-100R型号的材料。

2.2 焊前准备工作

焊前的准备工作是必不可少的环节，要对需要修复的模具表面进行清洁处理，常采用乙炔火焰进行热处理或者氯化碳清晰坡口，将模具表面的油污、水垢等杂志清除干净，可以有效的防止焊接过程中出现气孔、翻浆等现象。此外，在焊接过程中应根据需要修复模具损伤状态打磨相应的工艺坡口。为了防止在焊接过程中出现焊接区与非焊接区温差过大的现象，可以预先对焊接材料和母材进行加热处理。

2.3 焊接过程中的控制

模具修复质量的影响取决于较多的因素，但电流大小对焊接修复质量的影响更大。在模具焊接修复过程中若电流过小，容易造成未焊接透彻或者夹渣等缺陷，而焊接电流过大则容易造成焊接母材烧穿或者咬边等现象的发生，并且使得母材中的合金元素烧损严重，使得材料中的C元素增加，降低了充填材料的稀释率，进而造成修复焊接缝脆弱，常表现为熔合线附近产生白口组织，伴随有裂纹或者针眼状气孔产生，降低模具焊接修复质量。

2.4 焊接后的热处理

在模具修复焊接过程中，模具焊接后的热处理至关重要。在修复焊接完成后，焊接区域的温度要远高于非焊接区域的温度，此时容易使得焊接材料与母材因冷却过快而产生白口组织或者气孔裂纹等缺陷，因此为了防止白口组织或者气孔裂纹的出现，在焊接修复完成后对焊接缝进行100～150℃的加热处理，并用石棉网包扎好使得焊接缝处的温度变化较慢，可以有效的提高提升修复焊接表面的耐磨性能以及抗冲击性能[2]。此外，采用上述焊接修复工艺的焊缝具有更高的强度以及更长的寿命。因此，在模具损伤区域进行修复焊接时，要加强修复焊接工艺的研究工作。