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模具修复技术
出处:  发布日期:2009/12/10 13:50:55  点击:3107
 
      模具钢在现代工业中具有极其重要的作用,它的质量直接决定产品的质量。提高模具钢的使用寿命和精度,缩短模具钢的制造周期,是许多企业急需解决的技术问题,但在模具钢使用过程中经常会出现塌角、变形、磨损、甚至折断等失效形式。因此,对模具钢的修复也是必要的。传统修复模具钢的方法很多,如钳工镶块嵌入法和镶块粘接法、电镀、电火花工艺、热喷涂、堆焊技术等等。但用钳工镶块嵌入法和镶块粘接法对工人的技术要求高,费工费时,难以普遍适用;用电镀的方法得到的镀层很薄(一般不超过0.3mm),而且与基体结合不牢固,对形状损坏部位难于修复;用热喷涂方法得到的喷涂层稀释率大,降低了基体和材料的性能;采用堆焊方法,热量注入大,能量不集中,模具钢热影响区域大,容易产生畸变甚至开裂。以下就几种实用性极强、应用面极广、经济性好的模具钢修复技术作一比较说明。 2 激光熔覆修复技术 激光熔覆修复的原理:是用高功率激光束以恒定功率与热粉流同时入射到需要修补的模具钢表面上,一部分入射光被反射,一部分光被吸收。当瞬时被吸收的能量超过临界值后,金属熔化产生熔池,然后快速凝固形成冶金结合覆层。激光束根据CAD应用程序给定的路线来回扫描,从而逐线逐层进行修复。 激光修复模具钢主要具有以下优点:能进行形状修复、尺寸修复、功能修复和增强功能修复;具有较低稀释率,热影响区小,熔覆件扭曲变形比较小,与基面形成冶金结合,结合牢固;经过修复后的模具钢几乎不需要再加工;工艺过程易于实现自动化等。激光熔覆主要用于大型贵重模具钢磨损后的修复。 3 电刷镀修复技术 电刷镀的基本原理是:采用专用的直流电源设备,电源的正极接镀笔(作为刷镀的阳极);电源的负极接工件(作为刷镀时的阴极)。镀笔通常采用高纯度细石墨块作阳极材料,石墨块外面包裹一层棉花和耐磨的涤棉套。刷镀时使浸满镀液的镀笔与工件接触(保持适当的压力),并以一定的相对运动速度在工件表面上移动。在镀笔与工件接触的部位,镀液中的金属离子在电场力的作用下扩散到工件表面,并在上面获得电子被还原成金属原子,沉积结晶形成镀层,随着刷镀时间的增长,镀层增厚,从而达到镀覆及修复的目的。 电刷镀修复技术的主要特点:由于电刷镀层有良好的红硬性、耐磨性、抗氧化能力和抗粘着性能,所以可使汽车零件(如曲轴、连杆、齿轮等)的热锻模寿命提高20-100%,也可大幅度提高冷作模具钢的寿命,如果采用非晶态电刷镀层,可使各种冷热模具钢的使用寿命进一步提高50-200%。对于一些大型、不易搬动的模具钢,由于电刷镀的设备比较简单,工艺灵活,携带方便,修复周期短,可以去现场进行表面刷镀。修复费用一般只占成本的0.5%-2%,而且一些大型模具钢型腔局部修复后表面的耐磨性、硬度、表面粗糙镀等方面都能达到原来的性能指标。 4 模具钢延寿及修复技术 该技术模具钢延寿部分采用物理气相沉积(PVD)技术,在模具钢的型腔易损部位沉积一层耐磨改性层,改性层材料按梯度功能材料设计;以初金改性层与模具钢本体伺的牢固结合,改性后模具钢工作表面具有高的硬度,而内部仍具有良好的韧性,因而能够提高模具钢的使用性能,充分发挥模具钢材料的性能潜力。模具钢修复部分采用航空粘接技术和肩部阻性热源改性新方法,对模具钢已损坏的部位进行修复,并使其恢复原状(形状和性能),处理后的模具钢能继续使用,从而延长了模具钢的使用寿命。模具钢延寿及修复技术的特点是:先进实用、成本低廉、改性层与基体材料结合牢靠,且不影响模具钢材料的原有性能。适用于锻模、冲模和塑料模的表面改性与强化处理,以及上述模具钢的破损修复等,也同样适用于机床大型工作台面铸造缺陷的修复。 4模具钢延寿及修复技术
该技术模具钢延寿部分采用物理气相沉积(PVD)技术,在模具钢的型腔易损部位沉积一层耐磨改性层,改性层材料按梯度功能材料设计;以初金改性层与模具钢本体伺的牢固结合,改性后模具钢工作表面具有高的硬度,而内部仍具有良好的韧性,因而能够提高模具钢的使用性能,充分发挥模具钢材料的性能潜力。模具钢修复部分采用航空粘接技术和肩部阻性热源改性新方法,对模具钢已损坏的部位进行修复,并使其恢复原状(形状和性能),处理后的模具钢能继续使用,从而延长了模具钢的使用寿命。模具钢延寿及修复技术的特点是:先进实用、成本低廉、改性层与基体材料结合牢靠,且不影响模具钢材料的原有性能。适用于锻模、冲模和塑料模的表面改性与强化处理,以及上述模具钢的破损修复等,也同样适用于机床大型工作台面铸造缺陷的修复。
    5高强度复层修复技术
    高强度复层技术需采用专用工模具钢修补机,该设备使用时输出可控高能短时电脉冲,以单次或序列方式加到修复表面。在待修复表面先复以片状、丝状或粉状修补材料。电脉冲使补材和基材接触的细微局部产生高温,使金属熔融并产生冶金反应,形成复合修补层,其结合强度可达到甚至超过基材拉伸强度。由于这种电脉冲只占极短时间(毫秒级),从加热熔化到快速冷却至室温的热循环过程可在瞬间完成,这种热输入量对金属零件来说极其微小,从整体上看被修件仍是“冷”的。被修件不产生热变形,焊接热影响区极小,没有材质软化区。因其极高的冷却速度可使修补层工作面自行淬火,由此得到不伤基材,结合牢固,有改性作用的表面金属修补层。
    高强度负层技术的主要特点:
    这项技术实际应用时,可根据不同要求选用不同性能的补材,以得到高硬度、高耐磨、耐冲击、耐高温、或耐腐蚀等不同性能的修补层。它既可用于填补尺寸又可用作形状修复;既可对规则表面采用自动化机械修补,也能采用手工修补;对各种零件缺损如气孔砂眼、划痕磕伤、崩刃钝边、凸棱凹槽、尺寸超差等等各类剥落性或渐次性磨损和加工缺陷均能予以修理,对待修件的材质也有广泛适应性,可用于Cr12MoV和H13等可焊性差的模具钢 的补焊。
    用此法得到的修补层可进行车、铣、刨削等各种精加工,并能进行精研以达到很高的表面光洁度。任何加工方法都不会使复层脱落,且修补和加工可以交替进行,直到获得满意的修复效果。修补层厚度可从几个微米到几个毫米,因此既可修补小零件、也可修补大型工件。设备操作方便、技术容易掌握。同时设备体积小,便于携带搬移,可移至大型机件近旁操作,因此可在很大范围内填补电刷镀和氩弧焊在机械零件修理中所不能完成或较难完成的一些修补工作。
    6结论
    各类模具钢的损伤、拉伤、塌角、碰伤、凹坑、龟裂等导致模具钢失效均能用以上方法进行修复或现场修复。修复后模具钢不退火,不咬边,不变形,结合强度除电刷镀为离子键结合外,其它为冶金结合,结合强度可与基体媲美,修复后材质和硬度可根据模具钢基体选择。
    通过修复使报废的模具钢重新恢复生机,不仅节约了昂贵的开模费用,而且抢回了制作模具钢的大量时间。经济效益和社会效益均很显著
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