[发明专利]废旧模具电磁堆焊修复和表面改性方法与设备

说明书

技术领域

本发明涉及模具修复和改性工程领域，特别是一种废旧模具循环利用再制造过程中新型堆焊修复和改性方法与设备，具体涉及废旧模具脉冲旋转射流气体保护电磁堆焊修复和表面改性方法与设备。

背景技术

模具在制造业中被广泛使用，直接影响到产品的质量，是保障产品质量与精度、产品制造速度、产品成本的关键性与控制性环节之一，其模型设计、材料的选择和制作工艺要求较高，因此模具的制造成本也较高。由于模具需要反复使用，必然存在磨损，而且使用中也可能存在损伤使模具成为废品。而一套模具从几公斤到几十吨不等，由于占模具重量不到10％-20％的局部位置、或表面刃口、或型腔失效而导致占模具重量80％以上模具材料报废，经济损失比较严重。为了提高废旧模具的利用率，废旧模具循环利用引起人们的高度重视。目前，关于废旧模具修复和表面改性的方法中，公开了很多的专利申请文献：如中国专利“工模具修补方法及修补机”(申请号94108743.3)，它是采用可控脉冲电能把补片材料固定连接在工模具修补部位，并逐次多层固连叠加成坯，再修磨复原工作面，这种方法比工艺繁琐，效率不高，不易推广应用；中国专利“金属熔融填充修补技术”(申请号为：02104351.5)，它是利用可调的大电流(1900-4200A)在短时间内(0.5-2.5s)将不同规格的金属球或棒熔化并压焊填充在零件或模具表面的损伤处，使补焊材料与基体材料间达到冶金结合，该方法使用瞬时大电流，对电网冲击很大，不节能；中国专利“一种修复模具的焊合工艺”(申请号为：200310106328.3)，它是一种对磨损超限或产生裂纹的模具进行修复的焊合工艺，利用喷焊枪，将合金粉末与氧-乙炔混合燃烧后，在模具待加工面上喷上合金粉末作为底粉，再加热合金粉末底粉，并点喷合金粉末，使合金粉末与模具熔化结合为一体，这种方法结合强度差，难以控制，提高性能有限；中国专利“工模具表面改质和修复方法”(申请号为：200510018292.2)，它既发挥熔射法高效、低成本的优点，又保留激光熔敷法将基体表面上的涂覆材料与基体形成冶金结合的长处，并采用多轴数控加工技术，得到具有不同性能、复杂形状的工模具表面处理层，但是所用设备昂贵，工艺复杂，增加了模具修复或表面改性的成本。

目前，实现废旧模具再制造存在以下困难：(1)废旧模具堆焊再制造领域中的高熔敷率与低稀释率两难问题；(2)废旧模具再制造领域中的高强硬性与低韧塑性的矛盾问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种废旧模具循环利用过程中对废旧模具进行循环再利用，减少资源浪费，降低模具制造成本，突破传统焊接技术不能满足焊接质量要求的废旧模具电磁堆焊修复和表面改性方法。

本发明的另一目的是提供一种实现上述方法的设备。

本发明的目的是这样实现的：废旧模具电磁堆焊修复和表面改性方法，包括以下步骤：

a.对废旧模具进行清洁，包括除锈、除脏污、除油、清除钢屑和刨去裂纹缺陷；

b.对上述清洁过的废旧模具进行焊前预热至350℃～650℃，时间为30min～240min；

c.采用电磁控制脉冲射流气体保护堆焊工艺，对所述废旧模具需修复或表面改性的部位进行堆焊；

d.堆焊完成后，将所述废旧模具立即送入300℃～600℃烘炉中保温30min～60min，然后，对所述废旧模具所在的环境每小时降低80℃～120℃，并逐渐降低至室温，取出；

e.再将经过步骤d处理后的废旧模具堆焊部位进行机械加工，使表面平整，满足模具尺寸要求；

f.对经过步骤e处理后的废旧模具表面进行处理和清理，去毛边，打磨或者抛光，达到模具所需的技术要求。

电磁控制脉冲射流气体保护堆焊的工艺参数是：脉冲峰值焊接电流：300～550A，脉冲基值焊接电流：200～400A，脉冲时间：5～15ms，励磁电流：0～10A，励磁频率：0～20Hz，焊丝直径：0.8～2.4mm。

废旧模具电磁堆焊修复和表面改性的方法，在模具的基体上形成功能层，或者梯度功能层。

实现上述方法的废旧模具电磁堆焊修复和表面改性设备，包括励磁设备、辅助加热设备、励磁电源和焊接电流；