材料模具的焊补工艺与性能初探

柏洪武

（重庆工业职业技术学院，重庆404100）

在任何生产过程中，我们都希望能够最大限度的降低成本。在冲压的生产过程中，影响成本的主要因素是模具的质量。如果模具使用不当，就会引起局部的损害，如果不及时修复这种损害，就会对使用造成困扰，最后会造成浪费。为了减少这种不必要的损失，模具必须及时进行焊补。模具一般都是合金材料，焊接的工艺比较差，必须对焊接的过程进行严格的控制。由此，我们可以看出焊接工艺对于模具生产的重要所在。

1 模具材料焊接要求简介

模具一般都是有很强的硬度的，在上下模之间要有严格的冲裁缝隙，在修复的时候，模具材料只允许我们进行局部的加工，并且是不能再做热处理的，焊补之后要求材料还是具有很高的硬度，并且不能有焊接的缺陷。一般公司内使用的模具材料都是合金做成的，并且合金的成分是严格规定的：碳为0.85%～0.95%；铬为0.95%～1.25%；硅为1.2%～1.6%；锰为0.30%～0.60%。这种合金材料在焊接时，很容易出现裂纹，一旦出现裂纹，模具只能够报废处理。

2 合金材料的焊接分析

在一般的情况下，合金材料的焊接很容易出现裂纹，我们一般认为这些裂纹是焊接冷裂纹。因为在这种合金材料中，化学成分的要求非常高，一般S、P这些杂质的含量非常低，不会形成低熔点的共晶物，而只有在低熔点共晶物时才会出现焊接热裂纹，因此在这种合金材料中出现的焊接裂纹一般都是冷裂纹。另外，冷裂纹的出现和淬硬倾向息息相关，材料的淬硬倾向越大，那么在焊接的过程中产生的焊接热影响区域就会不可避免的出现淬硬组织马氏体。在马氏体出现转变的时候，组织的体积也会随着转变。工件内部的内应用加大，马氏体是一种又脆又硬的组织，碳原子之间的间隙都存在于晶格中，这样就会使得铁原子偏离原来的平衡位置，晶格就会出现很大的变化，而焊接的过程不可避免的会出现快速的加热、冷却的过程，在这些过程中就会出现粗大的马氏体，这种情况就使得裂纹更容易出现，进而甚至是扩展变大。

在微观的组织中，我们可以看到很多的晶格缺陷，再加上热力的不平衡，在组织的内部就会出现很多的错位晶格，这些错位的晶格积累到一定的程度后，就会出现裂纹源，经过内应力的作用，逐渐就变成了宏观的裂纹。另外一种焊接冷裂纹是由氢的富集造成的。在焊接材料的时候，会产生很多的水分、铁锈、油污，这些物质在空气湿度的作用下，就会产生氢的富集。如果是工作负载太重而出现裂纹，这个时候，氢是没有作用的，但是，如果是疲劳断裂，就可以清晰的看到氢的作用了。在氢含量高的地方更容易出现裂纹。

3 避免裂纹出现的策略

由前面的分析可知，材料在焊接的过程中主要产生两种裂纹，即冷裂纹和氢致裂纹，这两种裂纹都由其形成的原因，就此我们需要在分析原因的过程之后，找到避免裂纹的具体措施。其实，冷裂纹主要是由于淬硬倾向产生的，那么主要就要在焊接的过程中，避免淬硬倾向对材料的不良影响；而氢致裂纹主要是由于氢的富集，氢在焊接部位大量富集，进而就容易产生裂纹，这种裂纹的避免就需要我们在焊接的过程中避免氢的产生和富集。具体的措施可以总结如下：

（1）避免淬硬倾向导致的冷裂纹。避免此种裂纹，可以从消除内应力开始做起。具体的方式是：①焊接之前，对工件进行预热，尽量降低焊接缝隙和热区之间的温差，以减少由温差产生的内应力。预热之后，工件的塑性也会变好，这样就不容易出现裂纹；②在焊接的时候，尽量减少焊接的范围，采取多层多道的焊接形式进行焊接，进而尽量缩小焊接热产生的影响范围区域；③在进行多层多道焊接时，要一边焊接一边清理渣滓，以防止出现夹渣的情况，并且还可以释放一些内应力。④在焊接之前，要进行预热工作，那么预热温度该如何确定呢？在机械行业中，人们习惯用淬硬倾向来衡量预热温度，也就是说在材料中的碳当量。碳当量指的是在材料中除了碳之外的其他元素对应的淬硬倾向等于碳的含量之和。碳当量和钢的淬硬倾向是成正相关的关系的，因此，在预热的时候，碳当量的数值越高，预热的温度就越高。

（2）避免氢致裂纹的出现。避免氢致裂纹的出现，顾名思义，就是要尽量减少氢的产生。具体措施见下：①在焊接的过程中，注意对焊接处的清理，要尽可能地将油污、锈迹的堆积，这些物质都会产生氢；②在焊接的过程要对焊条进行烘干，以此来消除药皮之中的水分，并要注意将焊条放在保温桶内，用的时候再取出来；③尽量选择干燥的天气进行焊接工作，尽量避免空气中的水分进入焊接缝隙。

4 焊接材料的选择

在焊接时，焊接材料很重要，我们一般要选择堆焊的焊条，因为，这种焊条的硬度较高，对于焊接的效果有很好的作用。现在就将焊接时需要注意的事项总结如下，以避免在焊接的过程中出现焊接裂纹，造成生产的损失：①在焊接时，尽量选择堆322焊条；②焊条在焊接之前要进行烘干，具体烘干温度在350℃作用，时间为1h，然后放进保温桶保存；③焊接之前将油污、锈迹清理干净，避免氢的产生和富集；④焊接前要进行预热工作，预热温度为300～400℃；⑤焊接的范围尽量小，采用多层多道式焊接方式，并且及时清理渣滓；⑥焊接之后要注意使材料逐渐冷却。

5 结语

通过文章的种种分析，我们可以清楚的知道焊接过程中产生裂纹的种类，以及产生裂纹的原因，针对不同的裂纹，以及不同的原因，我们需要总结分析不同的手段去避免焊接裂纹的出现，以此来提高焊接质量。

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