铝冲压模具的焊接修复工艺研究

铝冲压模具的焊接修复工艺研究

张名超

中铝沈阳有色金属加工有限公司 辽宁省沈阳市 110100

摘要：模具在工业化的生产之中具有重要作用，模具的质量和修复水平对于保证生产的持续性和稳定性具有重要的意义，焊接修复工艺能够有效的修复模具出现的裂缝，延长模具的使用寿命。基于此，本文对冲压模具损坏的原因进行了分析，并且从准备工作、模具修复、预热处理、参数选择和焊后处理几方面对铝冲压模具的焊接修复工艺进行了详细的介绍。

关键词：冲压模具；铝金属；焊接修复；技术工艺

铝冲压模具具有成本高、易于损耗等方面的缺点，在长时间的使用之后，通常都会出现龟裂、变形、磨损等质量问题，通过对损坏的铝冲压模具进行统计分析发现，这些铝冲压模具中的绝大部分都可以通过焊接的方式来进行修复。通过对模具进行良好的焊接操作，能够有效的延长其使用寿命，从而使企业减少在模具方面资金投入，降低生产成本，提高效益。目前，我国铝合金模具焊接工艺还比较落后，这从铝冲压模具的使用寿命中可见一斑，我国的铝冲压模具的使用寿命在3~12万次，而发达国家可以达到10~50万次，存在比较明显的差距。因此对铝合金压铸模具焊接修复技术进行研究，提升我国铝冲压模具的焊接修复工艺水平具有重要的意义。

1 冲压模具的损坏原因

在连续生产过程中，铝冲压模具处于长时间的工作状态，能够导致其损坏的因素有很多，如设备生产设计的内容、生产环境的影响以及工人的操作失误等，在多重因素的影响下，冲压模具很容易出现损坏，降低其应用价值，处理不当会导致模具无法使用，增加企业的生产成本。下面对生产过程中容易造成冲压模具损坏的因素进行介绍：

（1）热处理条件。热处理条件是导致冲压模具损坏的重要因素之一，在生产过程中如果使用了较高的淬火温度，或者是没有控制好回火温度，都可能会造成冲压模具损坏。而且，如果是这方面条件造成的冲压模具损坏，并不会在一开始就显现出来，而是在继续使用一段时间之后才能够被发现，此时其所造成的影响是整体性的，会对生产造成不利的影响。

（2）冲压设备调制。冲压设备调制不当是导致铝冲压模具损坏的另一个重要因素，在调制过程中高度过低、料条误送或者是导柱失油等都是比较容易出现错误，如果在生产过程中出现了上述失误，会导致周边设备在送放材料时出现不合理的问题，会导致设备耗损增加，并且造成冲压模具的损坏。

（3）维修工人的操作失误。在对设备进行技术维修时，如果维修人员操作出现失误，出现没有更换故障螺丝或者是没有将其锁紧等问题，在后续的使用过程中，冲压模具就会受到更大的磨损，从而更容易出现损坏的问题。

2 铝冲压模具的焊接修复工艺过程

2.1 准备工作

在对铝冲压模具进行焊接之前，为了保证模具焊接的质量，需要对模具表面进行处理，保证其平整清洁。首先，应使用扁铲子等工具对模具表面进行处理，使其表面尽量平整。然后在焊接处开设出双V字型的坡口，通过这样的处理方式来预防砂轮颗粒落到铝合金的表面上，对焊接质量造成不利的影响。最后，为了提高焊接的质量还需要对焊口进行进一步的清洁工作，可以应用直径条件为0.15-0.2mm的铜丝对焊口处进行打磨，通过这样的方法彻底清除掉焊口表面的油污和氧化膜等，这样就可以降低焊接过程中出现气孔的可能性，提升焊接的质量。

如果需要焊接的铝冲压模具表面比较脏，单纯的应用物理方法难以将其表面清理干净，还可以通过应用化学制剂的方法来对其表面进行全面、有效的清洁，具体的方法如下:首先，应用氢氧化钠溶液进行处理，使用70℃、浓度为5%~10%之间的氢氧化钠溶液来浸泡模具，时间在1~3min左右，浸泡完成之后用大量的清水进行冲洗；再然后应用硝酸溶液对模具进行浸泡，具体的条件为用15%的硝酸溶液在常温下浸泡，浸泡时间大概为2min，然后用温水将其清洗干净，并用压缩空气来将其吹干。最后，将模具放入到100℃的烘箱中烘干。

2.2 模具修复

在开始进行模具的修复工作之前，需要对模具的损坏情况进行详尽的分析，对其裂缝的深度进行观察和测量，然后再应用角磨机来打磨裂纹位置，使该位置形成沟槽结构，这样能够提高焊接修复的效果。另外，在开始进行模具修复之前，还需要根据模具类型的不同来确定具体的工艺。在进行电机冷冲压模具的焊接修复时，由于这一类型的模具具有应力条件比较集中的特点，因此其裂纹经常出现在模具的转角位置，当对这一位置进行焊接修复时，为了保证焊接的质量，需要使用与母材料一致的材料来进行修补，这样才能够保证修复之后的模具能够较长时间的使用。在进行底焊焊条的种类选择时，如果存在材质和母材不同的情况，那么在完成焊缝的处理工作之后，很容易再次出现裂缝的问题，而且会出现明显的硬度不足的问题，严重影响焊接修复的质量，因此在进行材料的选择时，必须要十分谨慎，通过选择适宜的材质能够有效的提高焊接的质量。

2.3 预热处理

铝合金材料具有膨胀系数大的特点，在焊接过程中会受热膨胀，在处理完成之后，冷凝的过程中会出现明显的收缩问题，尤其是在焊缝比较大的情况下，甚至会出现结构件两侧出现100mm、厚度误差的情况，为了防止出现这种情况，在进行焊接之前，应对模具进行预热处理。具体的操作方式是使用氧-乙炔火焰来对整体材料进行充分的烘烤，一般情况下烘烤的温度需要控制在100~200℃之间，另外需要注意的是，需要保证焊接过程中的层间温度低于预热时的温度，通过这样的方式能够有效的避免模具在焊接修复工作完成之后出现结构性收缩的问题，从而有效的提升焊接修复的质量。为了更好的防止焊接之后的结构性收缩问题，在进行预热处理的同时，还可以采用控制模板进行防护，从而更好的预防坍塌问题的出现

2.4 参数的选择

在了保证焊接修复工作的合理性，提高焊接修复的质量，应对各项工艺参数进行严格的控制。首先，要根据模具材料来选择一样材料的焊件，这样能够达到优化焊接工艺条件的作用。在技术参数方面，焊丝的直径最好控制在1.6mm，并使焊接电流维持在140~160A，弧电压条件调整在18~22V，氩气流量参数控制在16~18L/min，然后采用直流反接的方法来进行控制。在技术内容方面，应充分的考虑铝合金金属材料的性质，做到兼顾高导热率和大膨胀系数的技术上，最大程度上降低难融合的问题，基于此可以采取锯齿形往复运行的方式来进行处理。当进行焊缝较大的模具焊接修复时，为了保证焊接修复的效果，应该使用分段式跳焊的方式来进行焊接修复工作，从而有效的降低焊缝裂纹出现的可能性。

3.5 焊后处理

焊后需要进行清洁处理。在具体的清理工作中，可以使用扁铲先对大块的突出物进行剔除，然后在应用铜丝对模具的表面进行打磨，去除表面不平以及污垢，保证焊缝和内壁具有良好的平整度。另外，由于铝材料具有难融合的问题，为了对模具焊接修复的质量进行有效的的控制，在焊接完成之后，应再次对其进行烘烤处理，烘烤的温度应控制在350~400℃的范围内。

结论

铝冲压模具在使用过程中受到生产环境、工人操作等因素的影响，导致出现磨损和裂缝等问题，可以通过焊接修复工艺来对其进行修复，消除裂缝，提升其使用寿命，这对于降低企业的生产成本，提高企业的经济效益具有重要的意义，因此需要加强铝冲压模具的焊接修复工艺的研究，提升技术水平，从而提升模具的使用寿命，为企业创造更好的经济效益。

参考文献

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[2] 胡冬生, 周大勇, 詹广劲. 某动车组铝合金部件焊接修复工艺研究[J]. 机车车辆工艺, 2016(2):12-15.

[3] 范海洸. 铝合金压铸模具的焊接修复[J]. 科学中国人, 2015(6).