铸铁刃口的堆焊修复

文／渡边一生，矶部重雄，王春·株式会社菱小HISHIKO CORPORATION

王会刚，丁长鸿·大连嘉信金属有限公司

铸铁刃口的堆焊修复

文／渡边一生，矶部重雄，王春·株式会社菱小HISHIKO CORPORATION

王会刚，丁长鸿·大连嘉信金属有限公司

渡边一生，焊条部门技术课主任，经常为顾客讲授“焊接入门”等初级课程，也会应邀前往客户的工厂（如本田EG工程公司、马自达汽车有限公司）进行“焊接技术交流”指导作业。

目前，堆焊工艺在汽车冷冲压模具的制造和修复中的应用已经非常普遍，能够缩短模具制造周期、降低成本、提高生产率,其经济效益十分显著。但焊接工艺和焊接材料的选择是影响堆焊效果的关键。刃口堆焊技术在汽车专用冲压模具的制作中起着相当大的作用，现已被国内外很多的汽车厂商采用。同时，在发挥模具有效利用率、节省成本、提高生产效率等方面也起到了重要作用。

堆焊工艺在汽车冷冲模设计和制造中的应用已非常普遍，尤其是刃口堆焊技术最为普遍和有效，能够缩短模具制造周期、提高生产率、降低成本，其经济效益十分显著。而铸铁刃口堆焊所使用的焊材首选应当是实芯焊丝，因为与手工电弧焊焊条或药芯焊丝相比，实芯焊丝的焊接烟雾产生量少，而且它材料中含有的有毒气体的量很少，能够获得富有韧性的熔敷金属，最适用于难以焊接的模具。铸铁刃口的堆焊修复，已经被世界上很多的汽车生产企业和模具制造业采用。

铸铁的堆焊修复

关于铸铁材料的焊接，以往都是使用纯镍或是铁、镍型焊条。依照以往的方法，对铸铁表面进行硬化堆焊焊接的时候，通常是按照下列顺序来实施的：首先，用纯镍型或铁、镍型的焊条进行下部堆焊，再改用硬化堆焊焊条进行上一层的焊接。然而，因为镍是奥氏体组织，属性较软。上面一层虽然是实施的硬化堆焊焊接，但是由于底层镍的影响，没有实施多层堆焊的话就无法得到稳定的硬度，这是一个很大缺点。

在日本，不含镍又可以直接对铸铁进行焊接的硬化堆焊焊条已被实际应用，多数是被使用在汽车冲压模具的坡口加工上。为了使硬化堆焊焊条MH-1可实施MAG焊接，实心焊丝OMH-1被开发出来，并可以根据自动装置进行全自动焊接，现已经被多数的汽车制造商所采用，用作自动或者是半自动焊接法的主要材料。OMH-1突出的优点是：⑴焊接的速度是焊条的3～5倍；⑵焊接部位的品质比焊条焊出的品质更优；⑶焊材费用是焊条的1/4～1/2。

OMH-1焊丝的应用

OMH-1是可以直接对铸铁模具进行坡口加工堆焊的MAG焊接用实心焊丝。它的特长是：⑴只用一种焊丝就可以完成铸铁坡口加工焊接；⑵3焊道2层堆焊就可以得到标准的稳定的硬度；⑶可适用完全自动化焊接；⑷溅射少，焊道外观好。

使用铸铁直接堆焊实心焊丝OMH-1的坡口加工法，在5mm深度的坡口处实施3焊道2层的堆焊，可以得到55～60HRC的硬度。同时，若它与自动装置组合使用的话，可适用于完全自动化操作，可降低坡口加工成本。下面举例说明OMH-1的具体性能。

焊缝金属的硬度

一个25cm×50cm×100cm的铸铁母材FC300，用表1所示的焊接条件进行堆焊。不同堆焊形式测出的表面硬度，如表2所示。

表1 焊接条件

表2 焊接层数和硬度

坡口加工试验（自动焊接）

对 100cm×400cm的 母 材FC300，实施4.5mm深度坡口的机械加工，进行自动焊接，焊接条件如表3所示。焊接完成后对试块进行切削，把断面切出一块，测量出断面的硬度，测量位置如图1所示，断面硬度如图2所示。

图1 硬度测量位置

试验的结果

使用OMH-1对铸铁进行堆焊焊接，经过2层3焊道的焊接后，硬度稳定在57HRC左右，而且硬度不均的情况十分少见。焊缝金属没有裂纹，而且也没有气孔产生。进行堆焊修复需要注意的是：⑴保护气体请使用80%Ar＋20%CO2；⑵焊接使用脉冲MAG焊接机；⑶对铸铁进行第一层堆焊的时候，使用80～90A的电流和21～23V的电压。

表3 焊接条件

应用实例

母材为FCD-500的模具刃口经机加工坡口、适当预热后进行堆焊，模具刃口堆焊示意如图3所示，堆焊前后对比如图4所示，经测量焊后硬度范围为55～60HRC。

图2 断面硬度

图3 模具刃口堆焊示意

图4 堆焊前后对比图

不同焊接要求焊丝、焊条选型

针对不同的模具修复要求，应选择合适的焊材。MAG焊丝与手工焊条对照情况如表4所示。

表4 MAG用焊丝和手工焊焊条对照表

结束语

刃口堆焊技术在汽车专用冲压模具的制作中起着相当大的作用，现已被国内外很多的汽车厂商采用。同时，在发挥模具有效利用率、节省成本、提高生产效率等方面也起到了重要作用。