铸造模具钢焊接修复工艺研究

来源 :吉林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:atang2010
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铸造模具钢A、B是汽车覆盖件模具用材料,成分中含有较多的Cr、Mo、V等合金元素,具有空冷硬化的能力。一方面在模具的加工制作中可能会出现皮下气孔等缺陷,另一方面在生产使用时会出现磨损等失效问题,为了降低成本、提高效率,可以采用焊接修复的方法解决加工缺陷及模具失效问题。本文采用电弧焊接的方法对铸造模具钢材料A、B进行模拟修复。在实验室条件下,选择不同电流堆焊带有V型坡口的试板,并对焊接接头进行相应的热处理。研究焊接接头的组织、力学性能、干摩擦磨损特性,并与母材对比,得出最佳的焊接电流以及母材热处理工艺对焊接接头的适用性。经试验发现,70-90A、90-110A、110-140A三种焊接电流中,70-90A焊接电流对铸造模具钢材料A、B的焊缝成形很差,焊缝夹渣严重,另两种电流焊缝成形良好。研究发现,(1)在铸造模具钢材料A淬火+回火态焊接时:焊后500℃回火2小时的热处理对焊接接头的组织、强度以及焊缝的耐磨性均有改善作用,90-110A电流焊接接头的强度最高,焊缝耐磨性最好。90-110A电流焊接接头经回火处理后,强度高于700MPa,可以达到母材的60%以上,断裂机理与母材一样,为准解理断裂;摩擦距离一定时,焊缝的耐磨性在载荷或转速提高时远高于母材,磨损机理与母材相同主要为磨料磨损,同时伴有少量的粘着磨损。90-110A电流是最佳的。(2)在铸造模具钢材料A退火态焊接时:焊接接头1040℃保温半小时空冷淬火及500℃保温2小时回火后,原热影响区、母材的组织基本一致;焊缝与母材区硬度相当,为HRC60左右;110-140A电流焊接接头强度最高,达到800MPa以上,为母材的70%-80%,断裂机理与母材相同,为准解理断裂。焊接电流对焊缝耐磨性的影响不明显,当滑行距离一定时,热处理后焊缝的耐磨性在摩擦参数F=100N、V=1.0m/s时稍高于母材,当提高载荷或转速时,则远高于母材,磨损机理与母材相同是磨料磨损和粘着磨损。110-140A电流是最佳的。(3)在铸造模具钢材料A铸态焊接时:焊接接头按照母材退火工艺即860℃保温2小时,随后760℃保温4小时,然后炉冷,进行退火后,不论哪种电流焊接均在原淬火区中出现了再热裂纹。再热裂纹的产生一是由于材料中含有较多的Cr、Mo、V等合金元素,二是由于在敏感温度区间退火。母材的退火工艺并不适用于焊接接头。研究发现,铸造模具钢材料B在淬火+回火态焊接时:在焊态下,焊缝的硬度与母材相当,为HRC58-62,回火区硬度最低;按照母材的回火工艺520℃保温2小时回火后,焊缝的硬度明显降低,只有HRC55,不能满足性能要求。回火处理提高焊接接头的强度,90-110A电流焊接且回火处理的焊接接头强度最高,约600MPa,达到母材的55%,断裂机理与母材一致,为准解理断裂。回火处理及焊接电流对焊缝耐磨性影响不大,当滑行距离一定时,焊缝的耐磨性在载荷或转速提高时远高于母材,焊缝的磨损机理与母材相同,为磨料磨损和粘着磨损。90-110A电流是最佳的,母材的回火工艺不适用于焊接接头。
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