CN102198574A

CN102198574A - 冷作模具堆焊修复及再制造用特种焊条

Info

Publication number: CN102198574A
Application number: CN2011101357794A
Authority: CN
Inventors: 杨庆祥; 杨育林; 齐效文
Original assignee: Yanshan University
Current assignee: Yanshan University
Priority date: 2011-05-25
Filing date: 2011-05-25
Publication date: 2011-09-28

Abstract

一种冷作模具堆焊修复及再制造用特种焊条，其药皮化学成分的重量百分比为wt%：钛白粉1－3，大理石25－35，萤石15－20，石英3－5，白土子2－4，高碳铬铁10－14，高碳锰铁2－4，硅铁2－4，钛铁6－9，钼铁2－4，铈氧化物4－8，金属镍2－4，钒铁2-4，石墨5－7；其焊芯为H08A钢焊丝。采用本发明的焊条可以对冷作模具进行堆焊修复及再制造，堆焊金属具有较高的抗开裂性能，现场使用非常方便。经过适当的热处理，冷作模具表面硬度范围为HRC58－62。修复后的冷作模具提高使用寿命是原冷作模具的3～4倍。

Description

冷作模具堆焊修复及再制造用特种焊条

技术领域 本发明涉及一种焊条，特别是冷作模具修复用的特种焊条。

背景技术 随着近年来对环保、资源和能源的重视，轻量化汽车发展脚步加快，新一代汽车对减重、提高安全性的要求越来越高。一辆轿车上约有80%的零部件是用模具加工制造的，而模具是昂贵的生产工具，模具费用要占产品成本的10-30%。现今我国模具设计和制造仍然处于发展阶段，众多汽车企业冲压冷作模具的使用寿命较低。

常见的冷作模具主要包括冷冲压模具、冷挤压模具和冷镦模具三种。冷作模具的加工工艺与热作模具相比有许多不同之处，除了在尺寸精度、表面质量要求高，多数产品为最终不加工产品。冷作模具工作载荷也远高于热作模具，且载荷波动幅度也大，磨损情况严重。

随着市场竞争日益激烈，汽车企业需要降低制造成本，尤其是模具成本。冷作模具应具有良好的耐磨性、足够的强度和韧性、良好的抗疲劳性及一定的抗咬合黏结能力。但冲压生产大量零件后，冷作模具由于发生变形、磨损、疲劳和断裂等而报废，给企业造成巨大的经济损失。

冷作模具一般由含有贵重合金元素Cr、Mn、Mo和Si的过共析钢制造，如T8A、T10A、9CrSi、9Mn2V、GCr15、Cr12、Cr12MoV钢等。冷作模具的制造过程为钢水的冶炼、浇铸、钢锭的锻造、热处理及毛坯的加工，形成最终产品。在上述制造过程中，不仅消耗了大量的能源（电能），而且严重的污染了环境；冷作模具经使用一定的时间后报废。报废的冷作模具一方面作为废钢，通过再循环，重新进入冷作模具的制造过程，重新浪费能源和污染环境；另一方面做为废品闲置于环境，也造成对环境的污染。

再制造技术是利用原有零部件，采用高新的表面工程技术及其它加工技术使零部件恢复尺寸、形状和性能，形成再制造毛坯，经加工过程形成再制造的产品。特别是绿色再制造是以优质、高效、节能、节材、环保为主要目标，统筹考虑零部件整个寿命周期内的再制造策略，从而使报废（退役）产品在对环境污染最小，资源利用率最高的情况下重新达到最佳的性能。

整体制造冷作模具不仅费用昂贵，而且由于工作层仅在表面，内部贵重合金元素的优势不能完全发挥出来。若采用堆焊修复或再制造技术制造冷作模具，即模具的基体和表层采用不同性能的材料，来恢复其原来的形状和尺寸，还能节约大量的贵重合金，不仅提高了其使用寿命，而且还降低了其制造过程对能源的浪费，并减少了对环境的污染。

近几年来，国内外许多企业试图通过堆焊的方式来堆焊修复废旧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当量高，不易焊接，熔敷金属与基体结合差，且热影响区有冷裂趋势，会显著降低模具焊后质量，限制了冷作模具堆焊修复与再制造技术的发展。采用传统的堆焊材料，抗开裂性能较差。

发明内容本发明的目的在于提供一种容易焊接、焊后抗开裂、寿命长并且使用方便的造冷作模具堆焊修复及再制造用特种焊条。

本发明的特种焊条，其药皮化学成分的重量百分比为（wt%）：钛白粉1－3，大理石25－35，萤石15－20，石英3－5，白土子2－4，高碳铬铁10－14，高碳锰铁2－4，硅铁2－4，钛铁6－9，钼铁2－4，铈氧化物4－8，金属镍2－4，钒铁2-4，石墨5－7；其焊芯为H08A钢焊丝。

上述药皮原料中的钼、钒可以细化晶粒；石墨和高碳铬铁可以控制较高的碳含量和铬含量，获得过共析钢基体组织，保证适当堆焊金属的耐磨性；锰、钼等合金元素，可保证堆焊金属具有较高的强度和抗疲劳性能；稀土氧化物可以脱氧、脱硫，净化堆焊熔池，改善焊后一次结晶组织和二次结晶组织，变质夹杂物，改善堆焊金属的韧性，提高堆焊金属的抗开裂性能；金属镍粉可改善堆焊组织，降低马氏体相变温度Ms点，改善应力分布，提高堆焊金属的抗开裂性能。

本发明焊条的制备方法：

1、对部分原料进行钝化处理：

ａ、将硅铁粉末加热，在720－750℃保温1小时，

ｂ、将高碳铬铁粉末加热，在550－600℃保温1小时，

ｃ、将高碳锰铁粉末加热，在300－350℃保温1小时。

2、混合：将上述药皮的各种原料放入混料机进行充分混合，然后再加入水玻璃粘结剂搅拌均匀，该水玻璃的模数为2.7-3.0，波美度为48－50。

3、压制：用焊条涂敷机将上述混匀的物料挤压在H08A钢焊丝上。

4、干燥：在100-200℃对焊条进行干燥。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、通过堆焊再制造的冷作模具经磨削加工后可以代替经整体生产的冷作模具，不仅减少了制造工序，节省了原料和能源，避免了制造过程对环境的污染，同时也提高使用寿命是原冷作模具的3～4倍。

2、现场使用方便，易于焊接，焊后不开裂，焊接质量明显提高，硬度范围为HRC58-62。

3、此特种焊条不仅可以应用到汽车行业，而且也可以应用到冶金机械、矿山机械、农业机械、石油化工机械等行业所普遍存在的冷作模具堆焊修复及绿色再制造，具有重要的工程意义，其市场空间十分广阔。

具体实施方式

实施例1：

取药皮的原料，钛白粉1千克，大理石35千克，萤石15千克，石英3千克，白土子2千克，高碳铬铁10千克，高碳锰铁2千克，硅铁4千克，钛铁6千克，钼铁3千克，铈氧化物8千克，金属镍4千克，钒铁2千克，石墨5千克及H08A钢焊丝。先对硅铁、高碳铬铁和高碳锰铁进行钝化处理，即将硅铁粉末加热，在720℃保温1小时；将高碳铬铁粉末加热，在550℃保温1小时；将高碳锰铁粉末加热，在300℃保温1小时。将上述药皮的各种原料放入混料机进行充分混合，然后再加入水玻璃粘结剂搅拌均匀，该水玻璃的模数为2.7，波美度为48。用焊条涂敷机将上述混匀的物料挤压在H08A钢焊丝上。在90℃对焊芯进行干燥。采用上述焊条堆焊再制造的冷作模具，经焊前250℃预热、焊后在200℃进行回火处理，表面的硬度为HRC58。

实施例2：

取药皮的原料，钛白粉2千克，大理石28千克，萤石17千克，石英4千克，白土子3千克，高碳铬铁11千克，高碳锰铁3千克，硅铁3千克，钛铁7千克，钼铁4千克，铈氧化物6千克，金属镍3千克，钒铁3千克，石墨6千克及H08A钢焊丝。先对硅铁、高碳铬铁和高碳锰铁进行钝化处理，即将硅铁粉末加热，在740℃保温1小时；将高碳铬铁粉末加热，在570℃保温1小时；将高碳锰铁粉末加热，在320℃保温1小时。将上述药皮的各种原料放入混料机进行充分混合，然后再加入水玻璃粘结剂搅拌均匀，该水玻璃的模数为2.8，波美度为49。用焊条涂敷机将上述混匀的物料挤压在H08A钢焊丝上。在95℃对焊芯进行干燥。采用上述焊条堆焊再制造的冷作模具，经焊前250℃预热、焊后在200℃进行回火处理，表面的硬度为HRC60。

实施例3：

取药皮的原料，钛白粉3千克，大理石25千克，萤石20千克，石英5千克，白土子4千克，高碳铬铁14千克，高碳锰铁4千克，硅铁2千克，钛铁6千克，钼铁2千克，铈氧化物4千克，金属镍2千克，钒铁2千克，石墨7千克及H08A钢焊丝。先对硅铁、高碳铬铁和高碳锰铁进行钝化处理，即将硅铁粉末加热，在750℃保温1小时；将高碳铬铁粉末加热，在600℃保温1小时；将高碳锰铁粉末加热，在350℃保温1小时。将上述药皮的各种原料放入混料机进行充分混合，然后再加入水玻璃粘结剂搅拌均匀，该水玻璃的模数为3.0，波美度为50。用焊条涂敷机将上述混匀的物料挤压在H08A钢焊丝上。在100℃对焊芯进行干燥。采用上述焊条堆焊再制造的冷作模具，经焊前250℃预热、焊后在200℃进行回火处理，表面的硬度为HRC62。

Claims

1. 一种冷作模具堆焊修复及再制造用特种焊条，其特征在于：该特种焊条，其药皮化学成分的重量百分比为wt%：钛白粉1－3，大理石25－35，萤石15－20，石英3－5，白土子2－4，高碳铬铁10－14，高碳锰铁2－4，硅铁2－4，钛铁6－9，钼铁3－5，铈氧化物4－8，金属镍2－4，钒铁2-4，石墨5－7，其焊芯为H08A钢焊丝。