[发明专利]一种用于压铸模具焊接和修复的堆焊药芯焊丝

说明书

技术领域：

本发明属于加工焊接材料领域，具体涉及一种用于压铸模具焊接和修复的堆焊药 芯焊丝。

背景技术：

压铸模具的实际工况条件十分恶劣，在工作过程中，经常与300～1000℃的熔融液 态金属接触,不仅受热时间长，而且受热的温度比热锻模具要高(压铸金属时达400～600 ℃，压铸钢铁材料时可达1000℃以上)，使模腔表面金属受热温度大幅度提高，导致其硬度 和强度显著降低。而且，型腔不断地反复加热和冷却,沿截面温度梯度很大，压铸模具会出 现冷热疲劳：在承受反复急热、急冷之后会产生热应力作用，导致在压铸模具型腔表面或内 部的热应力集中处逐渐产生微裂纹，其形貌多数呈现网状和放射状。与其他模具相比,因不 同被压铸的金属,要承受150～500MPa很高压强的作用，在压铸模具设计不合理处就会产生 应力集中，从而引起压铸模具的脆性开裂。此外，型腔在液态金属冲刷和浸蚀作用下,易使 金属粘着在模具型腔表面上(尤其是铝合金更为突出)甚至有时金属液在高压、高速下进入 模具型腔，对模具型腔的表面产生激烈的摩擦和冲击，使模具表面产生侵蚀和磨损。综上所 述，压铸模具模腔金属表面在工况下会出现热疲劳裂纹、整体脆性开裂、溶蚀或冲蚀变形、 塑性变形、磨损等多种失效形式，使得产品要求达不到工艺标准。因此，压铸模具一般使用 几千次之后就会失效，而这种失效通常发生在表面局部尺寸范围内。模具由于型腔复杂加 工时间长，价格昂贵，整体报废造成资源的巨大浪费。所以在模具局部失效后进行修复可以 提高模具使用寿命，节约生产工艺成本，从而避免的金属资源的浪费。

堆焊被认为是一种比较理想、可靠的制造和修复模具的方法。首先，模具堆焊技术 的显著特点是堆焊合金与母材金属发生牢固的原子间结合,具有典型的冶金结合，因而堆 焊层在服役过程中的剥落倾向较小；其次，由于模具使用过程中各部位的服役环境不同，失 效形式也不相同，采用堆焊技术可以根据模具的具体工况条件和失效形式来选择或设计适 合的堆焊金属，使模具表面获得良好的抗裂性、耐磨耐腐蚀、耐高温、抗氧化、等性能，从而 大幅度提高模具寿命；还有，模具一般使用较贵重的钢种制造，失效后的模具如果不能利用 将造成巨大的浪费，在模具制造中采用合金堆焊工艺可以变废为宝，可以节约大量贵重的 钢材，降低模具制造成本。最后，该工艺技术十分灵活，简单、比较容易掌握，而且设备便宜， 适应面广。随着现代工业生产的不断发展，采用堆焊方法用药芯焊丝来修复失效压铸模具 可避免模具整体报废，节省机加工的费用，缩短模具生产制造周期，并能够有效延长模具的 使用寿命，对合理使用材料具有重要意义。目前广泛使用的压铸模具堆焊和修复的药芯焊 丝大多还是采用国外进口焊丝，其价格比较昂贵，而国内的焊丝堆焊完成后，焊缝处硬度比 较低，在高温下硬度和强度下降明显，而且该熔敷金属的抗冷热疲劳性和耐磨性都比较差。 因此开发一种具有较高的红硬性、热强性，较好的回火稳定性、抗热疲劳性能，并满足工况 的耐磨耐蚀性的压铸模具的堆焊药芯焊丝已经是迫在眉睫。

发明内容：

本发明的目的在于解决当前压铸模具堆焊药芯焊丝焊态硬度和红硬性偏低，回火 稳定性、抗冷热疲劳性能及耐磨性较差，且焊接过程中飞溅大，焊后脱渣性较差的问题，同 时具备较高的焊态硬度和回火稳定性，在经过550℃回火后硬度可保持在49HRC以上。

本发明所提供的压铸模具用铁基堆焊药芯焊丝，采用低碳钢带包裹药芯粉末构 成，药芯焊丝填充率为22～30％，其特征在于：药芯焊丝中的药芯粉末是由氟化钠、氟化钙、 金红石、石英和合金粉末组成，所述合金粉包括高碳铬铁粉、铬粉、镍粉、钨铁粉、电解锰粉、 钼铁粉、硅铁粉、钒铁粉、还原铁粉。

以上所述的药芯粉末包括以下质量百分含量的物质：氟化钠：1.5～5％，氟化钙： 1.5～6％，金红石：1～4％，石英：0.5～3％，高碳铬铁粉9～16％，铬粉：31～51％，镍粉：0.4 ～4.5％，电解锰粉：3～8％，钼铁粉：3～10％，硅铁粉：3～8％，钒铁粉：1.5～7％，钨铁粉： 6.1～12％，余量为还原铁粉。

采用所述的一种用于压铸模具堆焊和修复的堆焊药芯焊丝制备堆焊合金的方法， 其特征在于，包括如下步骤：