模具裂紋的修復(fù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于模具修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體講是一種采用手工電弧與激光復(fù)合相結(jié)合的模具裂紋的修復(fù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)模具產(chǎn)業(yè)近些年來(lái)飛速發(fā)展，已經(jīng)躋身成為僅次于日、美兩國(guó)的世界第三大模具生產(chǎn)國(guó)。與國(guó)外先進(jìn)模具生產(chǎn)水平相比，我國(guó)的模具產(chǎn)業(yè)還有很大差距，主要表現(xiàn)在制造周期長(zhǎng)、制造精度低、模具壽命短等方面，其中模具壽命短的問(wèn)題尤為突出，直接導(dǎo)致了資源浪費(fèi)和生產(chǎn)成本的上升。因此，利用現(xiàn)代高科技技術(shù)手段對(duì)失效模具進(jìn)行修復(fù)再利用，延長(zhǎng)模具的使用時(shí)間，從而挽回生產(chǎn)中不必要的損失，將會(huì)大大推動(dòng)工業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)意義。
[0003]在實(shí)際的模具生產(chǎn)使用過(guò)程中，各種模具因?yàn)榉磸?fù)使用之后均會(huì)存在不同程度的磨損，有時(shí)存在刮傷、腐蝕。更嚴(yán)重的，模具表面會(huì)產(chǎn)生延伸到模具內(nèi)部的裂紋，導(dǎo)致模具失效而報(bào)廢，造成極大浪費(fèi)。因此，為了降低損失，目前多采用模具修復(fù)技術(shù)，對(duì)失效模具進(jìn)行修復(fù)再利用，現(xiàn)階段常用的失效模具修復(fù)方法主要包括堆焊修復(fù)技術(shù)、熱噴涂修復(fù)技術(shù)、激光熔凝技術(shù)、激光熔覆技術(shù)、激光填絲技術(shù)和手工TIG填絲技術(shù)。
[0004]目前大都根據(jù)裂紋的尺寸不同而采用不同的修復(fù)方法?，F(xiàn)有技術(shù)中對(duì)模具中寬度在0.5、深度在Imm以下的淺表性裂紋，多采用激光熔凝方法進(jìn)行修復(fù)。而對(duì)于寬度在0.5、深度在Imm以上的大裂紋則多通過(guò)手工TIG填絲來(lái)進(jìn)行修復(fù)，但是由于冷卻速度慢，使得焊縫組織晶粒粗大，且焊縫組織中夾雜有大量的硬質(zhì)碳化物，從而導(dǎo)致焊縫區(qū)脆性大，強(qiáng)度低，容易在熱疲勞應(yīng)力的作用下發(fā)生開(kāi)裂，且澆鑄時(shí)的沖刷作用和粘著作用又會(huì)使焊縫表面發(fā)生脆性剝落，形成凹坑，導(dǎo)致模具的二次失效。因此，基于上述原因，亟待需要一種能夠?qū)挾仍?.5、深度在Imm以上的較大裂紋進(jìn)行修復(fù)的模具裂紋的修復(fù)方法，以解決上述問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種能夠?qū)挾仍?.5、深度在Imm以上的較大裂紋進(jìn)行修復(fù)的模具裂紋的修復(fù)方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是，提供一種模具裂紋的修復(fù)方法，
[0007]根據(jù)裂紋的寬度和深度將將裂紋分為兩類:a類裂紋的寬度在0.5?3mm之間、深度在I?5mm之間；b類裂紋的寬度在3mm以上、深度在5mm以上；
[0008]a類裂紋的修復(fù)包括以下步驟:
[0009](I)、用手動(dòng)砂輪鏟除模具表面裂紋區(qū)；
[0010](2)、去除模具的的熱疲勞層；
[0011](3)、對(duì)裂紋區(qū)進(jìn)行超聲波探傷，如果依然有裂紋存在，則返回步驟(I);否則，執(zhí)行步驟⑷；
[0012](4)、用清潔劑將上述的區(qū)域清洗干凈；
[0013](5)、采用手動(dòng)前置送絲方式，對(duì)需要修復(fù)的區(qū)域進(jìn)行手工TIG填絲修復(fù)，形成TIG
修復(fù)層；
[0014](6)、對(duì)已完成的TIG修復(fù)層進(jìn)行表面清理，刷除去修復(fù)層表面氧化皮，再用清潔劑將表面清理干凈；
[0015](7)、將丙酮和活性劑粉末調(diào)和成糊狀，用扁平毛刷將其均勻涂抹在TIG修復(fù)層表面，涂層厚度0.01-0.5mm ;待涂抹的活性劑充分干燥后，進(jìn)行快速激光熔凝處理；
[0016]b類裂紋的修復(fù)包括以下步驟:
[0017](I)、用手動(dòng)砂輪鏟除模具表面裂紋區(qū)；
[0018](2)、去除模具的的熱疲勞層；
[0019](3)、對(duì)裂紋區(qū)進(jìn)行超聲波探傷，如果依然有裂紋存在，則返回步驟⑴；否則，執(zhí)行步驟⑷；
[0020](4)、用清潔劑將上述的區(qū)域清洗干凈；
[0021](5)、用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬修復(fù)，修正焊接參數(shù)；
[0022]￠)、采用手動(dòng)前置送絲方式，對(duì)需要修復(fù)的區(qū)域進(jìn)行多層多道手工TIG填絲修復(fù)，形成TIG修復(fù)層；
[0023](7)、對(duì)已完成的TIG修復(fù)層進(jìn)行表面清理，刷除去修復(fù)層表面氧化皮，再用清潔劑將表面清理干凈；
[0024](8)、將丙酮和活性劑粉末調(diào)和成糊狀，用扁平毛刷將其均勻涂抹在TIG修復(fù)層表面，涂層厚度0.01-0.5mm ;待涂抹的活性劑充分干燥后，進(jìn)行多道快速激光熔凝處理，直至整個(gè)TIG修復(fù)層鋪滿。
[0025]所述的手工TIG填絲工藝參數(shù)是根據(jù)模具材料、模具工況、裂紋形式、修復(fù)層應(yīng)力數(shù)值分析結(jié)果和活性激光熔凝對(duì)手工修復(fù)層表面平整度要求而制定；其中，用于修復(fù)鋁合金等活潑金屬模具裂紋時(shí)采用脈沖氬弧填絲工藝，具體參數(shù)為:峰值電流20?400A、基值電流20?400A、脈沖頻率2?15Hz、占空比5%?95%、弧長(zhǎng)2?15mm、鎢極伸出長(zhǎng)度2?20_、媽極直徑0.5?4.0_、焊接速度10?1000mm/min、填絲角度10°?60°、氬氣流量2?10L/min，焊絲采用與母材同材料焊絲，直徑0.5?2.5mm ;用于修復(fù)熱作模具和鍛模裂紋時(shí)采用直流氬弧填絲工藝，具體參數(shù)為:電源接法直流正接、焊接電流20?300A、弧長(zhǎng)2?!極伸出長(zhǎng)度2?20_、媽極直徑0.5?4.0mm、焊接速度10?1000mm/min、填絲角度10°?60°、氬氣流量2?10L/min，焊絲采用與母材同材料焊絲，直徑0.5?2.5mm。
[0026]所述激光熔凝工藝采用的活性劑為Cr2O3活性劑、S1 2活性劑或Cr 203+Si02復(fù)合活性劑；所用激光器為YAG固體激光器，所述活性激光熔凝工藝根據(jù)手工TIG填絲修復(fù)層表面尺寸和組織性能、模具工況、產(chǎn)品表面質(zhì)量要求等方面制定，具體熔凝工藝的焊接電流30?200A、焊接速度0.1?2.5mm/s、脈寬2?15ms、頻率2?15Hz、離焦量-10?10mm、保護(hù)氣體流量2?10L/min。
[0027]采用以上方法后，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0028]本發(fā)明模具裂紋的修復(fù)方法根據(jù)裂紋的尺寸不同而采用不同的修復(fù)方法，分別對(duì)a類裂紋的寬度在0.5?3mm之間、深度在I?5mm之間，b類裂紋的寬度在3mm以上、深度在5mm以上進(jìn)行修復(fù)，并且采用手工TIG填絲修復(fù)層在經(jīng)過(guò)活性激光熔凝處理后，焊縫表層組織細(xì)化，晶粒明顯變小，組織中的硬質(zhì)碳化物被完全溶解，從而，強(qiáng)度得到提升，耐磨性大大增強(qiáng)；焊縫內(nèi)部組織在激光熔凝的作用下發(fā)生了一次低溫回火處理，使得組織晶格畸變程度減弱，馬氏體的過(guò)飽和程度降低，這種低溫回火處理減小了組織內(nèi)應(yīng)力，增強(qiáng)了組織韌性和塑性，較大幅度的提高了修復(fù)區(qū)域的抗熱疲勞能力。其中，激光熔凝工藝可以熔化TIG焊縫表層的硬質(zhì)碳化物，細(xì)化組織晶粒，使得修復(fù)層的塑性、韌性、強(qiáng)度等性能更加均勻，較大程度上增強(qiáng)了修復(fù)層的抗熱疲勞性和耐磨性，解決了手工TIG填絲工藝修復(fù)模具焊縫強(qiáng)度低、易開(kāi)裂的問(wèn)題?；钚詣┑募尤耄軌蛴行湛s激光等離子，改變?nèi)鄢乇砻鎻埩蜏囟忍荻?，提高材料?duì)激光能量的吸收率，在激光快速掃描的同時(shí)能夠得到良好的熔深，增加熔池冷卻速度，焊縫塑性得到較大幅度提升，焊縫表面成型更好，進(jìn)一步提高了復(fù)合修復(fù)層表面強(qiáng)度；通過(guò)本發(fā)明修復(fù)后的模具，使用壽命得到了大幅度的提升。
【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1是手工TIG填絲與活性激光熔凝復(fù)合修復(fù)層的正視圖。
[0030]圖2是手工TIG填絲與活性激光熔凝復(fù)合修復(fù)層的橫截面示意圖。
[0031]圖中所示1、模具基體，2、手工TIG填絲修復(fù)層，3、TIG焊縫熱影響區(qū)，4、TIG焊縫區(qū)，5、活性熔凝焊縫熱影響區(qū)，6、活性熔凝焊縫區(qū)，7、活性激光熔凝強(qiáng)化層。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0033]如圖1、圖2所示，本發(fā)明一種模具裂紋的修復(fù)方法，
[0034]根據(jù)裂紋的寬度和深度將將裂紋分為兩類:a類裂紋的寬度在0.5?3mm之間、深度在I?5mm之間；b類裂紋的寬度在3mm以上、深度在5mm以上；
[0035]a類裂紋的修復(fù)包括以下步驟:
[0036](I)、用手動(dòng)砂輪鏟除模具表面裂紋區(qū)；
[0037](2)、去除模具的的熱疲勞層；
[0038](3)、對(duì)裂紋區(qū)進(jìn)行超聲波探傷，如果依然有裂紋存在，則返回步驟(I);否則，執(zhí)行步驟(4);這樣確保裂紋清理完成；
[0039](4)、用清潔劑將上述的區(qū)域清洗干凈，以準(zhǔn)備進(jìn)行修復(fù)；
[0040](5)、采用手動(dòng)前置送絲方式，對(duì)需要修復(fù)的區(qū)域進(jìn)行手工TIG填絲修復(fù)，形成TIG
修復(fù)層；
[0041]￠)、對(duì)已完成的TIG修復(fù)層進(jìn)行表面清理，用電動(dòng)鐵刷刷除去修復(fù)層表面氧化皮，再用清潔劑將表面清理干凈；
[0042](7)、將丙酮和活性劑粉末調(diào)和成糊狀，用扁平毛刷將其均勻涂抹在TIG修復(fù)層表面，涂層厚度0.01-0.5mm ;待涂抹的活性劑充分干燥后，進(jìn)行快速激光熔凝處理；手工電弧與活性激光熔凝復(fù)合修復(fù)層由手工TIG填絲修復(fù)層2與活性激光熔凝強(qiáng)化層7復(fù)合構(gòu)成，活性激光熔凝強(qiáng)化層7位于手工TIG填絲修復(fù)層2上部，其中，所述手工TIG填絲修復(fù)層2包括TIG焊縫區(qū)4和TIG焊縫熱影響區(qū)3，所述活性激光熔凝強(qiáng)化層7包括活性熔凝焊縫區(qū)6和活性熔凝焊縫熱影響區(qū)5。
[0043]所述手工電弧與活性激光熔凝復(fù)合修復(fù)層寬度Wl為I?10mm，厚度Hl為0.1?6mm ;活性熔凝焊縫區(qū)寬度W2為I?10mm，厚度H2為0.1?2mm ;活性熔凝焊縫熱影響區(qū)厚度H3為0.05?Imm ;活性熔凝焊縫交疊寬度W3為0.2?5mm ;TIG焊縫區(qū)寬度W4為0.5?9mm，厚度H4為0.1?5mm ；TIG焊縫熱影響區(qū)厚度H5為0.05?2mm。
[0044]b類裂紋的修復(fù)包括以下步驟:
[0045](I)、用手動(dòng)砂輪鏟除模具表面裂紋區(qū)；
[0046](2)、去除模具的的熱疲勞層；
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