牧立峰，许雪萍

（奇瑞汽车股份有限公司，安徽芜湖241009）

模具本体的材料有铸件和锻件，其制造过程能源消耗大和对环境有一定的污染。通过对模具本体补焊修复技术的研究和应用，有效地降低模具本体报废的发生，对环境保护也能有一定的贡献。同时目前国内的各汽车行业竞争激烈，都在争先恐后推出新车型，对新车型开发的周期也是一再压缩，因此型面补焊的技术运用更能起到缩短整改周期的作用。

（1）铸件正常情况下是有足够的加工余量，但是铸造过程中会出现变形现象，加工前很难发现，在粗加工或半精加工时出现有砂眼等情况。图1所示为模具型面加工至半精加工后发现铸件有砂眼；图2所示为修边刃口精加工后发现有缺量的问题。这样的问题只要不在外覆盖件的A面位置，均可采用补焊技术进行修复避免重新铸造。

图1 半精加工出现砂眼

图2 精加工后缺量缺陷

（2）图3和图4所示均为加工过程错误造成的过切缺陷，也是加工阶段经常出现的低级错误，主要为数控编程错误或者加工刀具选择错误产生的，此类问题一般破坏深度较浅，也可以采用铸件补焊技术进行修复。

图3 加工过切缺陷

图4 加工过切缺陷

（3）在模具型面已经加工完成后，由于产品形状需要变更，在模具没有降刻空间的情况下，可以采用补焊再加工的修复技术。避免铸件报废再加工耽误车型开发时间。图5所示为某车型侧围外板设计变更新旧数据对比图，图6所示为侧围外板设计变更区域采取补焊模具型面，后期再进行数控加工恢复。

图6 侧围外板设计变更区域补焊型面

为了能解决以上铸件缺陷，确保补焊后模具的使用寿命和模具型面的后期处理，以及冲压件的表面质量和生产稳定性，针对补焊过程的相关工艺要求进行了验证和经验总结，具体如下。

焊条的选用直接影响到焊缝金属的化学成分和机械性能，但是焊条的种类很多，其应用范围，使用是否恰当对焊接质量、生产效率及产品成本都有很大影响。通常应根据组成焊接母材的化学成分、机械性能、工作环境等要求、以及焊接结构的形状、受力情况和焊接设备等方面进行综合考虑，决定选用那种焊条。

在选用焊条时应注意下列原则：

（1）考虑补焊母材的机械性能、化学成分。

a.低碳钢、中碳钢、低合金钢可按补焊位置和强度的原则来选用相应强度的焊条，但是母材在焊接过后有热处理或表面处理等情况下，应选用比母材强度低一级的焊条。

b.对于合金钢，通常要求焊接材料的主要合金成分与母材金属相同或相近。

c.异种钢的焊接如低碳钢与低合金钢、不同强度等级的低合金钢焊接，一般选用与较低强度等级钢材相匹配的焊条。

（2）考虑模具的工作条件。

对于拉伸成形类模具表面需要进行热处理或镀铬处理的补焊，选用的焊条应化学成分与母材相近或低一等级，对于多层补焊（≥3层）底面采用低等级焊条铺焊打底，表面再选用2层或以上的相匹配的焊条。

焊接电流的大小对焊接质量和上次效率有较大影响，电流过小电弧不稳定，易造成夹渣和未焊透等缺陷，而且生产效率低；电流过大，则容易产生咬边和烧穿等缺陷，同时飞溅增加，因此，焊条电弧焊接时，焊接电流要适当。

焊接电流的大小，主要根据焊条类型、焊条直径、焊件厚度、焊接形式及焊接层次等因素来决定，其中最主要的因素是焊条直径和焊缝空间位置。在使用一般结构钢焊条时，焊接电流大小与焊条直径的关系可用经验公式进行试选。

焊接前基体表面处理：除去基体表面油污，有裂纹和旧的焊疤需要打磨去除，减少杂质。

（1）合金铸件GGG70L、ICD-5（合金铸铁）材质补焊注意事项。

a.焊道质量要求：对于拉伸模R角，翻边模翻边R角和翻边面以及整形面硬度45～50HRC以上；表面无气孔砂眼、裂纹，满足电镀技术要求。

b.焊条的选择：根据硬度要求，选用硬度在50HRC左右的焊条，如：TM2000焊条和SKD11焊丝进行焊接，超过2层焊接的可用硬度在35～40HRC的焊条打底，表面再采用较硬的焊条（丝）进行铺焊。有条件的情况下焊条在使用前要150℃～200℃烘干并保温1h。

c.焊接电流：直径φ3.2mm的焊条采用90～110A，2.0～2.5mm焊丝采用115～155A电流，焊接电流可根据焊条及环境的具体情况调节，尽可能采用小电流焊接。

d.焊接前的准备工作：①非补焊区的保护，采用刷红丹或者采用工序件覆盖保护，排气孔要用胶布堵死防止焊渣和灰尘进入排气孔；②补焊周边有标准件的要拆卸后再补焊，焊接部位有镶块拼接的，必须拆卸分开补焊，不可直接补焊接缝；③焊接部位检查不能存在裂纹和气孔，需对裂纹和气孔进行开U型坡口再进行焊接，焊接部位不能有油污，焊接前需要用氧气乙炔火焰进行烘干兼预热。

e.焊接工作量大时，每道焊道长不超过60cm，并对焊道进行清理和敲击，敲击的方向从收弧点开始往起弧点方向敲击；注意控制层间温度，层间温度不能超过150℃；如果焊道更长则需要跳跃式焊接。

（2）锻造高合金钢Cr12MoV（国内高合金钢）SKD-11（日本高合金钢）。

a.焊道质量要求：对于整形模、翻边模翻边R角和修边刃口，以及整形面硬度55～62HRC以上，表面无气孔砂眼、裂纹，满足TD和PVD等表面处理的技术要求。

b.焊条的选择：对于需要TD和PVD等热处理的整形面和翻边面根据硬度要求，可采用硬度55HRC以上的焊条（丝）或与母材相同的焊接材料进行焊接；如SKD11焊丝进行焊接。

c.焊接电流：采用80～110A，焊接电流可根据焊条及环境的具体情况调节。

d.焊接前的准备：母材必须采用预热保护等措施，保温温度300℃～400℃，镶块保温时间3～4h，焊接过程中保持所定的温度；焊接前镶块必须热处理后进行，因不同化学成分的材质收缩率不同，在热处理时会产生开裂等问题。

e.焊接环境：焊接过程应该选择背风或者低温的环境，禁止使用电风扇或者空调等降温设备，因材质脆性大，应力一定要消除，焊后镶块放入炉中长时间保温缓慢冷却。

f.其他要求:焊接过程要采用短焊道焊接法，每条焊道长度不能超过30mm，焊一段要停下来，并尽快用铁锤敲击。

（1）拉伸、整形R角焊接示意图如图7所示。

（2）拉伸、整形面焊接示意图如图8所示。

图8 拉伸整形面焊接示意图

（3）拉伸筋、槽焊接示意图如图9所示。

图9 拉伸筋槽焊接示意图

（4）修冲刃口焊接示意图如图10所示。

图10 修冲刃口焊接示意图

目前国家要求各个行业大力控制能源消耗，降低环境污染，作为汽车制造行业，从自身做起，降本增效，是对国家最大的支持，因此消除模具铸件报废是控制能源消耗的有效途径。本文通过对焊接工艺的详细介绍，从根本上解决了由于在模具制造过程中出现的模具本体缺陷，避免模具本体的报废。

模具制造2022年1期