CN102744551A

CN102744551A - 一种冷作模具中的半埋藏裂纹复合修复方法

Info

Publication number: CN102744551A
Application number: CN2012101962141A
Authority: CN
Inventors: 付宇明; 郑丽娟; 樊金开; 刘会莹; 韩晓娟
Original assignee: Yanshan University
Current assignee: Yanshan University
Priority date: 2012-06-14
Filing date: 2012-06-14
Publication date: 2012-10-24

Abstract

一种冷作模具中的半埋藏裂纹复合修复方法，将带有半埋藏裂纹的冷作模具表面作清洗处理，将冷作模具固定在脉冲放电装置上，在垂直于冷作模具的裂纹面方向上施加脉冲电流，用钨极氩弧焊对半埋藏裂纹进行堆焊修复，堆焊修复后去除周围的焊渣，对焊口及堆焊内部进行表面磁粉探伤，采用连续磁化法，探伤后，用磨光机对模具进行粗加工，再通过细砂轮修模。本发明与现有技术相比具有止裂效率高，修复效果好，提高模具的性能及使用寿命，工艺简单，实施方便，节约能源等优点。

Description

一种冷作模具中的半埋藏裂纹复合修复方法

技术领域

本发明涉及一种金属表面裂纹的修复方法，尤其涉及一种冷作模具中的半埋藏纹复合修复方法。

背景技术

冷作模具钢多属于高碳钢，其在实际生产中非常容易出现半埋藏裂纹，尤其是对于尺寸较大、形状复杂、加工精度高的冷作模具，经常因出现表面半埋藏裂纹而报废，这就会造成严重的经济损失，半埋藏纹如不及时修复，裂尖在原始裂纹基础上迅速失稳扩展而破坏整个冷作模具。对于冷作模具中的半埋藏纹由于裂纹较深，无法打磨掉，目前主要是应用工程应用堆焊技术直接对裂纹处堆焊修复，这种堆焊修复的方法在实际应用时会引起半埋藏裂纹裂尖的分叉和扩展，而退火后再焊接也难免在裂尖处产生二次裂纹，造成堆焊修复的失效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不仅止裂效率高，修复效果好，提高模具的性能及使用寿命，而且工艺简单，实施方便，节约能源，降低成本的冷作模具中的半埋藏裂纹复合修复方法。

本发明主要是对带有半埋藏裂纹的冷作模具先进行超强脉冲放电止裂，钝化半埋藏裂纹裂尖，再进行钨极氩弧焊修复，其技术方案如下，包括以下步骤：

a.将带有半埋藏裂纹的冷作模具表面用丙酮和酒精等作清洗处理，主要是要对模具上油污以及表面氧化物进行清理；

b. 清洗处理完成后，将冷作模具固定在脉冲放电装置上，并且冷作模具的半埋藏裂纹面垂直于脉冲放电装置的放电电流方向；

c. 在垂直于冷作模具的半埋藏裂纹面方向上施加脉冲电流，要根据裂纹尺寸和冷作模具的材料制定脉冲放电止裂方案，并且确定放电电压和放电时间，其中优选的脉冲放电电压为300V ～ 30000V，放电时间为1μs ～ 1000 ms；

d.止裂完成后，用钨极氩弧焊对半埋藏裂纹进行堆焊修复，要根据冷作模具的材料确定钨极氩弧焊的工艺参数，优选的钨极氩弧焊工艺参数为：焊丝直径1～4mm、电压8～16V、保护气流量4～16L.min-1 、电流30～180A、喷嘴直径1.0～4.5mm，堆焊修复后去除周围的焊渣；

e.对焊口及堆焊内部进行表面磁粉探伤，磁粉探伤时，要根据冷作模具材料的磁化曲线，选择磁感应强度为80%磁饱和强度时所对应的磁场强度，一般模具表面的磁场强度为2400～4800（A/m），采用连续磁化法，便可满足要求；

f.在确保模具裂尖焊口附近及堆焊内部无裂纹等缺陷的情况下，用磨光机进行粗加工，再通过细砂轮修模，以保证模具表面光洁度和尺寸公差。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、利用脉冲放电实现半埋藏裂纹尖端钝化，从而达到止裂的效果，再利用钨极氩弧焊进行堆焊修复，可提高冷作模具的性能以及使用寿命；

2、采取脉冲放电止裂与钨极氩弧焊堆焊修复的方式，避免了传统堆焊工艺修复后模具易出现夹渣、气孔、裂痕等缺陷的问题；

3、修复效果好，可满足模具在生产过程中复杂工况下长时间持续生产的要求；

4、修复工艺简单，实施操作方便，节约生产能源，降低生产及维修成本。

附图说明

图1为实施例1中带有半埋藏裂纹冷作模具裂尖止裂前的形状示意图。

图2为实施例1中带有半埋藏裂纹冷作模具裂尖止裂后的形状示意图。

具体实施方式

实施例1

以如图1所示的带有半埋藏裂纹的9Cr2凹模为例，首先对9Cr2凹模表面用丙酮和酒精进行清洗处理，去除模具上的油污以及表面氧化物；清洗处理完成后，将模具固定在脉冲放电装置上，并且模具的裂纹面垂直于脉冲放电装置的放电电流方向，根据9Cr2凹模的材料及裂纹的尺寸，设置完成脉冲放电电压为4800V，放电时间为30μs，然后在垂直于模具的裂纹面方向上施加脉冲电流，可以发现模具裂尖变成更大的圆形，且其边缘光滑完整，如图2所示；放电止裂后，根据9Cr2凹模的材料厚度选择工艺参数为：焊丝直径2.5mm，电压15V，保护气体流量15 L.min-1，电流130A，喷嘴直径3.0mm的钨极氩弧焊，并对模具的半埋藏裂纹进行堆焊修复；堆焊修复后去除周围的焊渣；然后对模具表面施加4000（A/m）的磁场强度进行磁粉探伤，在确保裂尖焊口附近及堆焊内部无裂纹等缺陷的情况下，用磨光机进行粗加工，再通过细砂轮修模，以保证模具表面光洁度和尺寸公差。

实施例2

以带有半埋藏裂纹的GCrl5钢挤压凸模为例，首先对GCrl5钢挤压凸模表面用丙酮和酒精进行清洗处理，去除模具上的油污以及表面氧化物；清洗处理完成后，将模具固定在脉冲放电装置上，并且模具的裂纹面垂直于脉冲放电装置的放电电流方向，根据GCrl5钢挤压凸模的材料及裂纹的尺寸，设置完成脉冲放电电压为5000V，放电时间为15μs，然后在垂直于模具的裂纹面方向上施加脉冲电流，可以发现模具裂尖变成更大的圆形，且其边缘光滑完整；放电止裂后，根据GCrl5钢挤压凸模的材料厚度选择工艺参数为：焊丝1.6mm；电压12V；保护气体流量15 L^.min^-1；电流90A；喷嘴直径3.0mm的钨极氩弧焊，并对模具的半埋藏裂纹进行堆焊修复；堆焊修复后去除周围的焊渣；然后对模具表面施加4800（A/m）的磁场强度进行磁粉探伤，在确保裂尖焊口附近及堆焊内部无裂纹等缺陷的情况下，用磨光机进行粗加工，再通过细砂轮修模，以保证模具表面光洁度和尺寸公差。

实施例3

以带有半埋藏裂纹的GCrl5钢制冷冲凹模为例，首先对GCrl5钢制冷冲凹模表面用丙酮和酒精进行清洗处理，去除模具上的油污以及表面氧化物；清洗处理完成后，将模具固定在脉冲放电装置上，并且模具的裂纹面垂直于脉冲放电装置的放电电流方向，根据GCrl5钢制冷冲凹模的材料及裂纹的尺寸，设置完成脉冲放电电压为12000V，放电时间为50μs，然后在垂直于模具的裂纹面方向上施加脉冲电流，可以发现模具裂尖变成更大的圆形，且其边缘光滑完整；放电止裂后，根据GCrl5钢制冷冲凹模的材料厚度选择工艺参数为：焊丝1.8mm；电压12V；保护气体流量13 L^.min^-1；电流80A；喷嘴直径3.0mm的钨极氩弧焊，并对模具的半埋藏裂纹进行堆焊修复；堆焊修复后去除周围的焊渣；然后对模具表面施加3500（A/m）的磁场强度进行磁粉探伤，在确保裂尖焊口附近及堆焊内部无裂纹等缺陷的情况下，用磨光机进行粗加工，再通过细砂轮修模，以保证模具表面光洁度和尺寸公差。

Claims

1.一种冷作模具中的半埋藏裂纹复合修复方法，其特征是：技术方案如下，包括以下步骤：

a.将带有半埋藏裂纹的冷作模具表面作清洗处理；

b.清洗处理完成后，将冷作模具固定在脉冲放电装置上，并且冷作模具的半埋藏裂纹面垂直于脉冲放电装置的放电电流方向；

c.在垂直于冷作模具的半埋藏裂纹面方向上施加脉冲电流，要根据裂纹尺寸和冷作模具的材料制定脉冲放电止裂方案，并且确定放电电压和放电时间；

d.止裂完成后，用钨极氩弧焊对半埋藏裂纹进行堆焊修复，要根据冷作模具的材料确定钨极氩弧焊的工艺参数，堆焊修复后去除周围的焊渣；

e.对焊口及堆焊内部进行表面磁粉探伤，要根据冷作模具材料的磁化曲线，选择磁感应强度为80%磁饱和强度时所对应的磁场强度，采用连续磁化法，便可满足要求；

f.探伤后，用磨光机对模具进行粗加工，再通过细砂轮修模。

2.根据权利要求1所述的冷作模具中的半埋藏纹复合修复方法，其特征是：放电装置的脉冲放电电压为300V ～ 30000V，放电时间为1μs ～ 1000 ms。

3.根据权利要求1或2所述的冷作模具中的半埋藏裂纹复合修复方法，其特征是：钨极氩弧焊的工艺参数为：焊丝直径1～4mm、电压8～16V、保护气流量4～16L.min-1 、电流30～180A、喷嘴直径1.0～4.5mm。

4.根据权利要求3所述的冷作模具中的半埋藏裂纹复合修复方法，其特征是：对焊口及堆焊内部进行表面磁粉探伤，模具表面的磁场强度为2400～4800（A/m）。