基于弧焊机器人结合增材制造技术修复超大型模具的可行性分析

刘德建 孙朝远 李蓬川 郑 华 谢 静

(中国第二重型机械集团德阳万航模锻有限责任公司，四川618000)

随着锻件材质变形抗力的增长，如广泛用于制造航空航天工业起落架、火箭发动机外壳的Aermet100钢的合金化程度已超过28%，且强度已经达到2000 MPa级[1]，同时尺寸和结构复杂性也随之增加，如中国二重万航模锻公司为波音787生产的主起落架外筒锻件重量已达近5 t重，对模具的要求也在不断提高，模具总量需求提高，种类样式更多，且为了降低成本提高适用性，模具的结构更为复杂，出现了组合模和镶芯模等结构，同时随着材质变形抗力的增加，模具的工作温度也逐渐由原来的200℃逐渐提高到现在的420℃，且部分用于高温合金生产的模具预热和工作温度已经达到600℃。

现公司在800 MN模锻压机上制造的模具单块重量已经接近100 t，因此模具的制造难度也急剧提升。同时锻件成形过程对于模具表面的耐磨性和红硬性的需求也急剧增加，模具型腔硬度一般要求在400～460HBW以上。区别于锤上模锻，压机用模具在整个变形过程中长时间接触锻件坯料，受热更严重，模具冲头等在变形过程中剪切力较为严重的位置，在锻造结束后温度可达到750℃以上，远超出了5CrNiMo在该温度下的屈服强度。因此压机锻造过程中，经常出现因模具表面强度及其红硬性无法满足要求造成模具尺寸变形、堆塌和光洁度下降，进而导致锻件空烧等生产中断、粘模和尺寸超差等质量问题。

模具局部失效后，常用的方式是将失效位置采用气刨或机加工的方式将失效位置去除，之后采用人工焊接的方式进行堆焊。……