铸铁模具的焊接与修复

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1、2012年安徽省焊接技术交流会论文集铸铁模具的焊接与修复江建刚，张斌，韦燕燕（安庆职业技术学院，安徽安庆246003）摘要：模具在现代工业生产中发挥了极其重要的作用。而模具尤其是铸铁模具在生产和使用中，不可避免的会出现裂纹、磨损、气孔、塌角等失效形式。本文通过对铸铁模具的失效分析，制定了一套能满足其要求的焊接工艺及流程，为解决类似的工程问题提供参考。关键词：铸铁模具焊补工艺参数1前言铸铁尤其是可锻铸铁、球墨铸铁，其力学性能接近于钢，一向是制造塑料模具的型芯、型腔、模板、支架等尺寸较大零件的好材料。然而，铸铁类模具

2、经长期使用后会出现裂纹、磨损、螺孔损伤等，如报废回炉重新熔化，将给企业带来不应有的浪费和损失。由于铸铁的焊接性差，焊后常有气孔，易变形，易断裂，易产生白口化和焊接裂纹，给铸铁模具的修复产生相当的难度。找出能防止模具焊补后产生白口和新裂纹的焊接工艺或方法，是模具和焊接专业工程技术人员共同需要研究和解决的问题。2铸铁材料在模具中的主要应用作为模具材料，一般应具备有较高的强度、硬度、耐磨性、韧性和抗疲劳性能等。而塑料制品的成型模具，由于其结构较复杂，制造难度较大，所以很多模具采用的是铸造工艺生产加工。常用的铸铁件材料生

3、产的模具零件种类见表1。表1部分塑料成型模具的选材及要求模具零件种类主要性能要求选用材质使用硬度较高强度，有好的耐磨型芯、型腔件等球铁、可锻铸铁等55HRC以上性和一定的耐蚀性各种模板、顶出板、固较好的综合力学性能球铁、HT200、可锻铸铁等205HBW以上定板支架等3一般模具的常见失效形式模具失效是指模具工作部分发生严重磨损或损坏而不能用一般修复方法使其重新服役的现象。3.1铸铁模具的一般失效形式铸铁类模具的主要失效形式是断裂失效和表面损伤失效。3.2可锻铸铁模座的主要失效形式下模座在安装使用以及与成型模的装配

4、中，会承受交变载荷的作用，如果工件本身存在铸造缺陷，在应力集中处会形成裂纹。而螺纹安装孔在长期与模具的紧固中也会产生磨损或滑牙损伤，最终导致模座的报废。4可锻铸铁模具焊接修复工艺的制定4.1焊补裂纹（1）在裂纹两端各钻一个4～5mm止裂孔。第21页共115页2012年安徽省焊接技术交流会论文集图1某产品下模座示意图（2）顺着裂纹线，用直径约3mm的结422型焊条手工电弧开＜90°的焊道坡口，其深度为厚度的2/3，焊接电流取150A。（3）开好坡口后，用凿子剔除电弧飞溅后的冷却物，用钢丝刷刷去坡口的杂质，使其露出金

5、属光泽。（4）选3.2mm结426型或结506型焊条，用直流焊弧机并采取反接法（焊条接正极，工件接负极），电流取100A，焊前应对焊条进行350℃～400℃左右的烘焙处理，烘干时间2h左右，烘干后放入保温桶中保温，随用随取，按图示1，2，3顺序分三层堆焊裂纹。图2堆焊铸件模座裂纹（5）注意事项：焊道1用单连续施焊，速度稍慢。焊道2采用反向分段对称焊，短弧焊，分段施焊长度约为20mm。焊道3则按横向“月牙”形作较快运动，从里向外焊，使得最后焊缝收弧落在边角部位，焊肉要平。4.2焊补破损伤的螺孔（1）用氧－乙炔焰沿螺

6、孔周围一圈将其加热至250℃左右。（2）用2.5mm结422型焊条，电流50～60A慢速焊接，施焊时主要在螺孔的底边和外缘。（3）堆焊2层时电流加大到80～100A，焊速略慢，堆焊完毕熔渣暂勿敲碎，让焊缝保温一段时间再缓冷。（4）如果是贯穿螺孔，则在下部反向堆焊层3。（5）若螺孔直径≥20，可在堆焊层1后，将低碳钢镶块嵌在螺孔内。常见焊补工艺参数见表2。图3堆焊铸件模座螺孔第22页共115页2012年安徽省焊接技术交流会论文集表2可锻铸铁模具焊补工艺参数焊条直径／焊接电流／电弧电压／缺陷焊条型号焊接设备mmAV裂

7、纹3.2J426100~11020~30直流弧焊损伤螺孔2.5J42250~9018~25机，反接法5其他材质模具的焊补与修复5.1铸钢件模具的缺陷焊补铸钢模具的焊接性好于铸铁件，但焊后工件易产生变形。一般选用低氢钾型焊条，强度略低于母材。分层施焊，焊前对焊缝两侧预热，预热温度160℃～180℃。焊后要高温（600℃）回火，保温时间≥10h。5.2灰铸铁件的焊补灰铸铁件的焊接性能差，建议采用热焊法。焊前将工件整体加热到600℃～650℃，焊中工件温度不能低于400℃，焊后立即加热到650℃，进行消除应力退火。一般

8、选用纯镍基焊条Z308焊接。有资料介绍，选用C808铸铁常温焊接焊丝，在CO2保护中进行螺旋焊法施焊，也能起到良好的焊接修补效果。5.3硬质合金粉末喷涂修补对于锻造钢件模具，可利用粉末冶金原理，将硬质合金粉末和具有一定化学成份的钢基粉末喷涂、烧结在模具的磨损表面，可使废旧模具得到修复利用。其他材质模具的焊补工艺参数见表3。表3其他钢铁件模具焊补工艺参数焊条直径焊接电流与材