CN102240872A - 热锻模具堆焊修复及再制造用特种焊条 - Google Patents
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Abstract
一种热锻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25－40，萤石10－15，石英3－5，白土子2－4，高碳铬铁8－12，高碳锰铁2－4，硅铁2－4，钛铁6－9，钼铁9－11，铈氧化物4－8，金属镍5－8，石墨1－2；其焊芯为H08A钢焊丝。采用本堆焊焊条可以焊前免预热、焊后免热处理或在较低的温度预热和热处理条件下对热锻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；硬度范围为HRC35－45；修复后的热锻模具使用寿命长于原热锻模具3倍左右。
Description
技术领域 本发明涉及一种焊条，特别是热锻模具修复用特制焊条。
背景技术 热锻模具是汽车工业生产的关键部件，如汽车齿轮、曲轴、轮毂等都是由热锻模具锻造生产出来的，热锻模具不仅其消耗量大，费用昂贵，而且其材质的好坏直接影响着产品的数量、质量和生产效率。
热锻模具的工作条件较为复杂。在热锻过程最中，同时承受着机械载荷、热载荷和磨擦载荷。热锻模具的表面与温度高达900～1200℃的红热锻件直接接触，然后又被强制冷却，连续经历着急冷和急热的交变作用，因此，热锻模具的主要破坏形式为热疲劳破坏，即热锻模具表面发生龟裂和剥落现象。同时，热锻模具因过渡磨损而报废也是其主要失效原因之一。虽然人们在寻求各种各样的方式（如热处理、微合金化等）来提高热锻模具的使用寿命，但是，由于其表面热疲劳破坏和过渡磨损，最终还是要报废的。
热锻模具一般由含有贵重合金元素的Cr、Ni、Mn和Mo钢制造，如5CrNiMo、5CrMnMo、45Cr2NiMoVSi、H11(45Cr5MoSiV)、H13(45Cr5MoSiV1)等。热锻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；热锻模具经使用一定的时间后报废。报废的热锻模具一方面作为废钢，通过再循环，重新进入热锻模具的制造过程，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。
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热锻模具或再制造热锻模具，但由于热锻模具碳当量较高，采用传统的堆焊材料，必须将焊件在焊前预热400℃左右、焊后必须进行热处理，即使这样也不能保证焊件焊后不开裂。
发明内容 本发明的目的在于提供一种高抗开裂的热锻模具堆焊修复及再制造用特种焊条。
本发明的特种焊条，其药皮的化学成分的重量百分比为（wt%）：钛白粉1－3，大理石25－40，萤石10－15，石英3－5，白土子2－4，高碳铬铁8－12，高碳锰铁2－4，硅铁2－4，钛铁6－9，钼铁9－11，铈氧化物4－8，金属镍5－8，石墨1－2；其焊芯为H08A钢焊丝。
上述药皮原料中的钼、钒可以细化晶粒；镍可以提高奥氏体稳定性，减缓奥氏体向片状马氏体的转变，增加残余奥氏体量，提高堆焊金属的塑、韧性，而且可以降低马氏体开始转变温度Ms点可以降低堆焊金属的残余应力，从而使中高碳钢零部件在免预热、免热处理的条件下堆焊也不开裂；稀土氧化物可以脱氧、脱硫，净化堆焊熔池，而且细化结晶晶粒，变质夹杂物，均可以提高堆焊金属的抗开裂性能；石墨可以控制适当的含碳量，保证适当堆焊金属的硬度。加入适量的铬、锰、钼等合金元素，可以保证堆焊金属具有较高的强硬性和耐磨性。
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、通过堆焊再制造的热锻模具经磨削加工后可以代替经整体生产的热锻模具，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。
2、现场使用非常方便，对含碳量较低且尺寸较小的热锻模具，在焊前不需进行预热，焊后不用进行热处理的情况下进行堆焊，能保证焊后不开裂，并能达到性能要求；而对含碳量较高且尺寸较大的热锻模具，仅需要低温预热或热处理，就能保证焊后不开裂，并能达到性能要求，硬度范围为HRC35-45。
3、提高了其使用寿命，修复或再制造后的热锻模具使用寿命长于原热锻模具3倍左右。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。
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39千克，萤石10千克，石英3千克，白土子2千克，高碳铬铁8千克，高碳锰铁3千克，硅铁2千克，钛铁6千克，钼铁9千克，铈氧化物8千克，金属镍8千克，石墨1千克及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热锻模具，不需经焊前预热和焊后热处理，表面的硬度为HRC35。
实施例2：
取药皮的原料，钛白粉2千克，大理石31千克，萤石12千克，石英4千克，白土子3千克，高碳铬铁10千克，高碳锰铁4千克，硅铁3千克，钛铁7千克，钼铁10千克，铈氧化物6千克，金属镍6.5千克，石墨1.5千克及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热锻模具，不需经焊前预热和焊后热处理，表面的硬度为HRC40。
实施例3：
取药皮的原料，钛白粉3千克，大理石25千克，萤石15千克，石英4千克，白土子4千克，高碳铬铁12千克，高碳锰铁2千克，硅铁4千克，钛铁9千克，钼铁11千克，铈氧化物4千克，金属镍5千克，石墨2千克及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热锻模具，经焊前200℃预热和焊后150℃热处理，表面的硬度为HRC45。
Claims (1)
1. 一种热锻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25－40，萤石10－15，石英3－5，白土子2－4，高碳铬铁8－12，高碳锰铁2－4，硅铁2－4，钛铁6－9，钼铁9－11，铈氧化物4－8，金属镍5－8，石墨1－2；其焊芯为H08A钢焊丝。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN102528321A (zh) * | 2011-12-07 | 2012-07-04 | 燕山大学 | 一种用于堆焊修复高碳钢型高铁路基捣镐的特种焊条 |
| CN103862194A (zh) * | 2014-03-20 | 2014-06-18 | 北京工业大学 | 一种用于热锻模具修复的堆焊药芯焊丝 |
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