鑄鐵刃口的堆焊修復

文／渡邊一生，磯部重雄，王春·株式會社菱小HISHIKO CORPORATION

王會剛，丁長鴻·大連嘉信金屬有限公司

鑄鐵刃口的堆焊修復

文／渡邊一生，磯部重雄，王春·株式會社菱小HISHIKO CORPORATION

王會剛，丁長鴻·大連嘉信金屬有限公司

渡邊一生，焊條部門技術課主任，經常為顧客講授“焊接入門”等初級課程，也會應邀前往客戶的工廠（如本田EG工程公司、馬自達汽車有限公司）進行“焊接技術交流”指導作業。

目前，堆焊工藝在汽車冷沖壓模具的制造和修復中的應用已經非常普遍，能夠縮短模具制造周期、降低成本、提高生產率,其經濟效益十分顯著。但焊接工藝和焊接材料的選擇是影響堆焊效果的關鍵。刃口堆焊技術在汽車專用沖壓模具的制作中起著相當大的作用，現已被國內外很多的汽車廠商采用。同時，在發揮模具有效利用率、節省成本、提高生產效率等方面也起到了重要作用。

堆焊工藝在汽車冷沖模設計和制造中的應用已非常普遍，尤其是刃口堆焊技術最為普遍和有效，能夠縮短模具制造周期、提高生產率、降低成本，其經濟效益十分顯著。而鑄鐵刃口堆焊所使用的焊材首選應當是實芯焊絲，因為與手工電弧焊焊條或藥芯焊絲相比，實芯焊絲的焊接煙霧產生量少，而且它材料中含有的有毒氣體的量很少，能夠獲得富有韌性的熔敷金屬，最適用于難以焊接的模具。鑄鐵刃口的堆焊修復，已經被世界上很多的汽車生產企業和模具制造業采用。

鑄鐵的堆焊修復

關于鑄鐵材料的焊接，以往都是使用純鎳或是鐵、鎳型焊條。依照以往的方法，對鑄鐵表面進行硬化堆焊焊接的時候，通常是按照下列順序來實施的：首先，用純鎳型或鐵、鎳型的焊條進行下部堆焊，再改用硬化堆焊焊條進行上一層的焊接。然而，因為鎳是奧氏體組織，屬性較軟。上面一層雖然是實施的硬化堆焊焊接，但是由于底層鎳的影響，沒有實施多層堆焊的話就無法得到穩定的硬度，這是一個很大缺點。

在日本，不含鎳又可以直接對鑄鐵進行焊接的硬化堆焊焊條已被實際應用，多數是被使用在汽車沖壓模具的坡口加工上。為了使硬化堆焊焊條MH-1可實施MAG焊接，實心焊絲OMH-1被開發出來，并可以根據自動裝置進行全自動焊接，現已經被多數的汽車制造商所采用，用作自動或者是半自動焊接法的主要材料。OMH-1突出的優點是：⑴焊接的速度是焊條的3～5倍；⑵焊接部位的品質比焊條焊出的品質更優；⑶焊材費用是焊條的1/4～1/2。

OMH-1焊絲的應用

OMH-1是可以直接對鑄鐵模具進行坡口加工堆焊的MAG焊接用實心焊絲。它的特長是：⑴只用一種焊絲就可以完成鑄鐵坡口加工焊接；⑵3焊道2層堆焊就可以得到標準的穩定的硬度；⑶可適用完全自動化焊接；⑷濺射少，焊道外觀好。

使用鑄鐵直接堆焊實心焊絲OMH-1的坡口加工法，在5mm深度的坡口處實施3焊道2層的堆焊，可以得到55～60HRC的硬度。同時，若它與自動裝置組合使用的話，可適用于完全自動化操作，可降低坡口加工成本。下面舉例說明OMH-1的具體性能。

焊縫金屬的硬度

一個25cm×50cm×100cm的鑄鐵母材FC300，用表1所示的焊接條件進行堆焊。不同堆焊形式測出的表面硬度，如表2所示。

表1 焊接條件

表2 焊接層數和硬度

坡口加工試驗（自動焊接）

對 100cm×400cm的 母 材FC300，實施4.5mm深度坡口的機械加工，進行自動焊接，焊接條件如表3所示。焊接完成后對試塊進行切削，把斷面切出一塊，測量出斷面的硬度，測量位置如圖1所示，斷面硬度如圖2所示。

圖1 硬度測量位置

試驗的結果

使用OMH-1對鑄鐵進行堆焊焊接，經過2層3焊道的焊接后，硬度穩定在57HRC左右，而且硬度不均的情況十分少見。焊縫金屬沒有裂紋，而且也沒有氣孔產生。進行堆焊修復需要注意的是：⑴保護氣體請使用80%Ar＋20%CO2；⑵焊接使用脈沖MAG焊接機；⑶對鑄鐵進行第一層堆焊的時候，使用80～90A的電流和21～23V的電壓。

表3 焊接條件

應用實例

母材為FCD-500的模具刃口經機加工坡口、適當預熱后進行堆焊，模具刃口堆焊示意如圖3所示，堆焊前后對比如圖4所示，經測量焊后硬度范圍為55～60HRC。

圖2 斷面硬度

圖3 模具刃口堆焊示意

圖4 堆焊前后對比圖

不同焊接要求焊絲、焊條選型

針對不同的模具修復要求，應選擇合適的焊材。MAG焊絲與手工焊條對照情況如表4所示。

表4 MAG用焊絲和手工焊焊條對照表

結束語

刃口堆焊技術在汽車專用沖壓模具的制作中起著相當大的作用，現已被國內外很多的汽車廠商采用。同時，在發揮模具有效利用率、節省成本、提高生產效率等方面也起到了重要作用。