CN111633305B - H13钢模具氩弧焊接方法 - Google Patents

H13钢模具氩弧焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种H13钢模具氩弧焊接方法，完全清除焊接部位模具表面裂纹，并选择U型焊接坡口，焊丝与模具材料一致；焊机技术参数选择：根据焊机喷嘴直径选择焊接氩气流量，电极采用直流正接，并根据焊接工件大小选择焊接电流；根据焊接工件大小，采用不同的焊接工艺进行手工氩弧焊，焊接后进行冷却。本发明可解决模具表面的堆焊，结构焊接及模具水路工艺孔封堵，主要解决压铸模的表面裂纹和模具使用寿命短等诸多难题。

Description

H13钢模具氩弧焊接方法
技术领域
本发明属于焊接工艺中特种工艺技术领域，具体涉及一种H13钢模具氩弧焊接方法。
背景技术
目前国际与国内压铸模焊接工艺常规工艺是采用手工氩弧焊但是焊接工艺复杂，主要焊接技术必须要依托热处理工艺。否则无法达到焊接目的，所以周期长成本高。
国际上通用的模具焊接技术如下：
(1)首先要将模具运送到热处理厂，送入加热炉内加热到550℃左右后再焊接，如果是多层焊须多次回炉以确保焊缝的整体层间温度。需要大量的时间和能源。
(2)焊接结束后需要将模具在投入到加热炉内，重新加热到550℃退火保温，保温时间要根据焊接面积来计算，一般每平方英寸保温一小时，模具随炉子冷却。
(3)完成一个模具的焊接周期一般需要2-3天。
(4)模具焊接需要将模具转运到热处理厂加热后方可焊接作业，这样的常规焊接技术时间长、成本高不方便。
发明内容
本发明的目的是提供一种H13钢模具氩弧焊接方法，适合任何H13钢种类的模具工装及夹具的焊接技术，如压铸模具、有色低压铸造、及热锻模具行业的全新模具修复技术，可解决模具表面的堆焊，结构焊接及模具水路工艺孔封堵，主要解决压铸模的表面裂纹和模具使用寿命短等诸多难题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种H13钢模具氩弧焊接方法，包括以下步骤：
步骤一、焊前准备：完全清除焊接部位模具表面裂纹，并选择U型焊接坡口，焊丝与模具材料一致；
步骤二、焊机技术参数选择：根据焊机喷嘴直径选择焊接氩气流量，电极采用直流正接，并根据焊接工件大小选择焊接电流；其中，小型焊接工件指面积200mmX200mm以下的焊接工件，中型焊接工件指面积200mmX200mm至300mmX300mm范围内的焊接工件，大件焊接工件指面积超过300mmX300mm的焊接工件；
步骤三、焊接：根据焊接工件大小，采用不同的焊接工艺进行手工氩弧焊，焊接后进行冷却。
优选的，步骤二中，焊接氩气的流量选择按以下公式计算：
焊接氩气流量Q＝(0.8～1.2)D，
Q为焊接氩气流量，D为焊机喷嘴直径。
优选的，所述步骤二中焊接电流选择：焊接小型焊接工件选用50A-90A电流，焊接中型焊接工件和大型焊接工件时选120A-140A电流。
优选的，所述步骤三具体包括：
1)小型焊接工件焊接：打底焊不用预热，直接添加焊丝焊接；如果是多层焊接，采用连续焊接；焊接后空冷；
2)中型焊接工件焊接工艺：焊接前用气焊加热中型焊接工件焊缝四周，待中型焊接工件整体温度达到250℃时即可焊接；多层焊接时确保层间温度不低于200℃；从第二层焊接后，需击打焊缝进行应力释放，每层焊缝的余高值为1mm-2mm；焊接完成后再用气焊加热焊接工件至280℃，覆盖上石棉被保温缓冷；
(3)大型焊接工件焊接工艺：焊前采用气焊低温预热并对焊缝进行消氢处理，预热温度250℃，焊接电流100A-130A；多层焊接时层间温度不低于200℃且每层焊接后需击打焊缝进行应力释放，每层焊缝的余高值为1mm-2mm；焊接完成后用气焊加热焊接工件至300℃，覆盖上石棉被保温缓冷。
进一步地，所述中型焊接工件焊接工艺中，多层焊接，融焊一层无需添加焊丝，用电弧融焊焊缝底部，焊接电流110A；第二层焊接时选用ERNi-1纯镍焊丝；后面采用堆焊直到焊接完成。
本发明的有益效果为：
本发明无需热处理，有着操作方便成本低的优点。适配任何材料的压铸模具及热锻模具的焊接，属于冷焊和半预热焊，可提高模具上线开动率，同时可有效的降低企业的模具采购成本。是延长模具使用寿命的有效手段。
本发明操作方便，成本低，工艺成熟，易掌握易推广的得天独厚的优势，可焊接国际上通用的所有热作模具钢种。
具体实施方式
以下结合实施例进一步描述本发明的技术方案：
一种H13钢模具氩弧焊接方法，包括以下步骤：
步骤一、焊前准备：完全清除焊接部位模具表面裂纹，并选择U型焊接坡口，焊丝与模具材料一致；
步骤二、焊机技术参数选择：根据焊机喷嘴直径选择焊接氩气流量，电极采用直流正接，并根据焊接工件大小选择焊接电流；
步骤三、焊接：根据焊接工件大小，采用不同的焊接工艺进行手工氩弧焊，焊接后进行冷却。其中，小型焊接工件指面积200mmX200mm以下的焊接工件，中型焊接工件指面积200mmX200mm至300mmX300mm范围内的焊接工件，大件焊接工件指面积超过300mmX300mm的焊接工件。
优选的，步骤二中，焊接氩气的流量选择按以下公式计算：
焊接氩气流量Q＝(0.8～1.2)D，
Q为焊接氩气流量，D为焊机喷嘴直径。
优选的，所述步骤二中焊接电流选择：焊接小型焊接工件选用50A-90A电流，焊接中型焊接工件和大型焊接工件时选120A-140A电流。
优选的，所述步骤三具体包括：
1)小型焊接工件焊接：打底焊不用预热，直接添加焊丝焊接；如果是多层焊接，采用连续焊接；焊接后空冷；
2)中型焊接工件焊接工艺：焊接前用气焊加热中型焊接工件焊缝四周，待中型焊接工件整体温度达到250℃时即可焊接；多层焊接时确保层间温度不低于200℃；从第二层焊接后，需击打焊缝进行应力释放，每层焊缝的余高值为1mm-2mm；焊接完成后再用气焊加热焊接工件至280℃，覆盖上石棉被保温缓冷；
(3)大型焊接工件焊接工艺：焊前采用气焊低温预热并对焊缝进行消氢处理，预热温度250℃，焊接电流100A-130A；多层焊接时层间温度不低于200℃且每层焊接后需击打焊缝进行应力释放，每层焊缝的余高值为1mm-2mm；焊接完成后用气焊加热焊接工件至300℃，覆盖上石棉被保温缓冷。
进一步地，所述中型焊接工件焊接工艺中，多层焊接，融焊一层无需添加焊丝，用电弧融焊焊缝底部，焊接电流110A；第二层焊接时选用ERNi-1纯镍焊丝；后面采用堆焊直到焊接完成。
实施例
一种H13钢模具氩弧焊接方法，包括以下步骤：
步骤一、焊前准备：完全清除焊接部位模具表面裂纹，并选择U型焊接坡口，焊丝与模具材料一致。
(1)焊前将焊接部位清理干净，必须完全清除模具表面裂纹。
(2)焊接坡口选择：必须是U型，可降低裂纹风险，减小应力集中。
(3)焊丝选择：与模具材料相一致，或选择性能高于模具材料的焊丝。
H13钢成分：4Cr5MoSiV1力学性能:退火硬度:245～205HB。
8407钢成分：模具钢碳(C)0.38,铬(Cr)5.3,锰(Mn)0.4,钼(MO)1.3,硅(Si)1.0,钒(V)0.9。
1.2344钢成分：C：0,37-0,43Si：0,90-1,2Mn：0,30-0,50Cr：3,00-3,60Mo：1,20-1,60V：0,90-1,10S：max.0,030P：max.0,030
SKD61钢成分：Si:0.8～1.2Mn:≤0.50Cr:4.50～5.50Mo:1.00～1.50V:0.8～1.2。ERNi-1纯镍焊丝建议第二层焊接时选用，上述焊丝须在第三遍以后使用，焊缝硬度一般在HRC40度左右，焊丝直径选
Figure GDA0003393480590000061
为宜。
步骤二、焊机技术参数选择：根据焊机喷嘴直径选择焊接氩气流量，电极采用直流正接，并根据焊接工件大小选择焊接电流。
(1)焊接氩气的流量选择：气体容流量一般在5～12L(升)/min(分钟)。
公式计算：焊接氩气流量Q＝(0.8～1.2)D，D为焊机喷嘴直径。喷嘴直径D较小，Q气体流量取下限；喷嘴直径D较大Q气体流量取上限。钨极直径选择：D＝2d+4，d为钨极直径。喷嘴直径D选定后，调节氩气流量实现气体保护效果一般采用的钨极规格为2.0或者2.5/2.4mm，一般选择铈钨极即可。
(2)电极接法选择：DCEN即直流正接。工件接焊机的输出正极为正接法。逆变式脉冲氩弧焊机也一样。如氩弧焊机极性接反，氩弧焊枪的钨极会迅速烧损，电流越大烧损越快。
(3)焊接电流选择：焊接小件选用电流50A-90A左右，焊接中件和大件时选120A-140A电流。当焊接电流超过140A时焊缝的收缩应力变大导致机械性能开始变坏，焊缝内应力随电流的放大而放大，焊缝中会产生微观应力裂纹，和焊缝内部的应力集中。使得模具上线后在冷热应力交替的作用下裂纹会迅速长大，使模具焊接区产生断裂而失效。
步骤三、焊接：根据焊接工件大小，采用不同的焊接工艺进行手工氩弧焊，焊接后进行冷却。其中，小型焊接工件指面积200mmX200mm以下的焊接工件，中型焊接工件指面积200mmX200mm至300mmX300mm范围内的焊接工件，大型焊接工件指面积超过300mmX300mm的焊接工件。
(1)小型焊接工件焊接工艺：面积200mmX200mm以下的小模具焊接时打底焊不用预热可直接添加焊丝焊接即可，如果是多层焊接应采用连续焊接，一气呵成确保焊接区温度在240℃左右，小件焊完后空冷即可。
(2)中型焊接工件焊接工艺：面积200mmX200mm至300mmX300mm的中型模具焊接前一定要用气焊手工加热模具焊缝四周，不可直接加热焊接区，待模具整体温度达到250℃时即可焊接。融焊一层无需添加焊丝用电弧融焊焊缝底部即可，焊接电流在110A左右，第二层焊接时建议选用ERNi-1纯镍焊丝提高抗裂性，后面的堆焊可添加其他牌号焊丝直到焊接完成即可。多层焊接时要确保层间温度最低不低于200℃从第二层焊缝后每层焊缝需用扁铲或锤子击打焊缝起到应力释放的效应。每层焊缝的余高值在1mm-2mm之间为宜，焊接完成后再用气焊手工加热模具280℃左右，覆盖上石棉被保温缓冷即可。
(3)大型焊接工件焊接工艺：面积超过300mmX300mm的大型模具焊前采用气焊低温预热的方法除去焊缝表面氧化物和油渍、水分烘烤至不冒烟为宜也叫消氢处理。预热温度250℃左右时即可，一般焊接电流选择100A-130A左右.多层焊接时要确保层间温度最低不低于200℃以上并且每层焊接后需用扁铲或锤子击打焊缝进行应力释放。每层焊缝的余高值在1mm-2mm之间为宜，焊接完成后再用气焊将模具加热至300℃左右，覆盖上石棉被保温缓冷即可。中型和大型模具焊件焊接工艺相差不多，大件的关键是控制好每一层的焊接温度和层间锤击力度要大于中件，手工预热、层间加热次数多、后热时间要长于中型焊件。
EA211缸体压铸模具的实践：
EA211缸体模具材料是1.2344模具钢，当采用本发明后，效果极佳并可有效的解决模具本体的掉块和龟裂问题，同时也可延长模具使用寿命并有效的提高模具上线开动率。

Claims (3)

1.一种H13钢模具氩弧焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、焊前准备：完全清除焊接部位模具表面裂纹，并选择U型焊接坡口，焊丝与模具材料一致；
步骤二、焊机技术参数选择：根据焊机喷嘴直径选择焊接氩气流量，电极采用直流正接，并根据焊接工件大小选择焊接电流；小型焊接工件指面积200mmX200mm以下的焊接工件，中型焊接工件指面积200mmX200mm至300mmX300mm范围内的焊接工件，大件焊接工件指面积超过300mmX300mm的焊接工件；
步骤三、焊接：根据焊接工件大小，采用不同的焊接工艺进行手工氩弧焊，焊接后进行冷却；具体包括：
1)小型焊接工件焊接：打底焊不用预热，直接添加焊丝焊接；如果是多层焊接，采用连续焊接；焊接后空冷；
2)中型焊接工件焊接工艺：焊接前用气焊加热中型焊接工件焊缝四周，待中型焊接工件整体温度达到250℃时即可焊接；多层焊接时确保层间温度不低于200℃；从第二层焊接后，需击打焊缝进行应力释放，每层焊缝的余高值为1mm-2mm；焊接完成后再用气焊加热焊接工件至280℃，覆盖上石棉被保温缓冷；
3)大型焊接工件焊接工艺：焊前采用气焊低温预热并对焊缝进行消氢处理，预热温度250℃，焊接电流100A-130A；多层焊接时层间温度不低于200℃且每层焊接后需击打焊缝进行应力释放，每层焊缝的余高值为1mm-2mm；焊接完成后用气焊加热焊接工件至300℃，覆盖上石棉被保温缓冷；
其中所述中型焊接工件的焊接工艺中，多层焊接，融焊一层无需添加焊丝，用电弧融焊焊缝底部，焊接电流110A；第二层焊接时选用ERNi-1纯镍焊丝；后面采用堆焊直到焊接完成。
2.如权利要求1所述的一种H13钢模具氩弧焊接方法，其特征在于，所述步骤二中，焊接氩气的流量选择按以下公式计算：
焊接氩气流量Q＝(0.8～1.2)D，
Q为焊接氩气流量，D为焊机喷嘴直径。
3.如权利要求1所述的一种H13钢模具氩弧焊接方法，其特征在于，所述步骤二中焊接电流选择：焊接小型焊接工件选用50A-90A电流，焊接中型焊接工件时选110A电流，焊接大型焊接工件时选100A-130A电流。
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