模具(工具钢)的焊接技术

2016年10月19日

各种模具的焊接作业一般发生在设计变更对形状进行修改,模子修改(通过焊接将产品型腔加厚后,用机械加工进行再加工的使用方法)以及局部修补焊接等情况下。

焊接部的健全性以及稳定性受焊机、焊接施工法、作业方法以及作业人员的技术水平的影响。

 

焊接的优点:

①比铸件和铆接等传统方式强度高

②设计较自由,容易变更改造

③可以选择适合于结构的各部材的材料并且通过焊接可以进行组合

④可以减轻结构物的重量,做到轻型化

⑤制作时间可缩短,经费及材料可削减

 

焊接的缺点:

①会产生熔融、凝固现象,容易产生焊接变形和内部应力

②缺少焊接产品的简单检查法

③产品优良与否很大程度上取决于作业人员 等等

 

被称之为工具钢(模具用钢品种)以及碳素钢的特殊钢的焊接作业所采用的是中高碳素,添加了各种高合金成分的钢材种类。这些工具钢是淬火性高的钢种,如果在焊接作业中不注意急冷、急热,焊接部旁边常常会发生裂痕、变形、焊接部的后续破坏及质量不稳定等不良。

 

 

连接法和焊接法的分类:

 

*连接法(金属和金属之间的连接):

1.机械的连接法(螺栓、铆接、插入、热套)

2.冶金的连接法(锻焊、熔焊、焊接)尤其是,也有常温连接的方法,被应用于铜(Cu)、铝(Al)、铅(Pb)的连接,但根据表面的清洁程度(除去氧化物)会影响质量。

 

*冶金的连接法:

1.融接法(熔接法):金属熔融后连接的方法

2.压接法:连接时施加压力而连接

3.钎焊法:通过比融合材料温度低的熔融金属的连接方法

上图表示的是普通的连接法和焊接法的分类。连接法是将金属材料相互熔融后合为一体的方法,与机械的连接法相比具有密封性好,重量轻的优点,但是也因为利用的是金属间的熔融,故而会出现组织变性、变形,裂痕等不良。

 

关于模具(工具钢)的焊接必要性,是以模具制作时为了改善特性进行设计变更,提高产品质量,改善机能性和精度以及铸造条件为目的的。该手法是在型腔以及水口旁边通过焊接来进行填埋进行再加工(模子修改),缩减作业时间和工艺的有效办法。

 

尤其是在制造材料产业领域,有很多事例是对塑胶成型、锻造用和压铸等各种模具应用焊接技术以达到有效活用的。


     图2表示的是各种焊接法(连接法)的分类。一般的焊接法主要采用的是包覆电弧焊,根据情况采用电弧、天然气、压接、钎焊等。近年开始开发摩擦搅拌接合(Friction Stir Welding)等技术。焊接机的电源有交流和直流两种,直流时,根据电极和被加工物的极性变化的不同,电弧移行形态,熔深和熔敷金属等的特性有所不同。

 

工具钢主要使用于包覆电弧,TIG以及MIG焊接,近年为了修补塑胶成型模具的研磨面存在的细微的凹坑缺陷,应用了电子束焊接,激光焊使用了极细小的光束(几微米)进行局部的焊接修补。

 

注:本文译自《日本锻造协会》第53期---日原 政彦<金型(工具钢)的溶接技术>

来源:广州市白云区鑫钻耐磨材料厂
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