激光焊接技术在失效模具修复中的应用

摘要：利用激光焊接对裂纹和磨损的A-MAX钢压铸模具进行修复和维修，并对修复后的模具的组织，拉伸性能和疲劳性能进行了分析。结果表明，在激光熔接接头的焊接区，沿晶界有细条状马氏体和白色铁素体结构。接头的热影响区是铁素体和珠光体。激光焊接模具的拉伸强度和伸长率分别达到了新型A-MAX模具的93.95％和88.92％，修复后的模具疲劳寿命也得到了显着提高，与A-MAX模具的疲劳强度处于相同的数量级。新模具。模具制造随着工业技术的飞速发展而不断壮大，并已广泛应用于现代制造业和加工业，特别是在精密制造领域，可有效提高材料利用率并延长产品使用寿命。随着压铸行业的快速发展，对压铸模具的综合机械性能和使用寿命提出了更高的要求。同时，由于压铸模具的成本较高，因此模具在高速，高压，冷热交替或长期使用的情况下易受载荷的工作环境的腐蚀，磨损。或模具表面或内部出现裂纹，这会降低模具的性能，甚至导致模具损坏。模具的制造涉及材料的选择，复杂的精密加工和相关的热处理系统，它们具有高制造成本和长周期。因此，为了防止模具因裂纹或磨损等故障模式而影响生产，采用了模具修补焊接技术，是解决模具表面故障的一种直接有效的方法。激光焊接技术由于具有功率密度高，能量集中，焊接材料损耗小，易于实现自动化高效率的精密焊接等优点，可以实现具有大熔深，低残余应力和零件变形的焊接，因此激光修复模具焊接技术由于成本低，周期短，修复效果好，已成为常见的模具修复焊接技术，克服了冷焊和氩弧焊在修复模具细面上的缺点。 1试验条件和设备1.1试验条件研究的对象是破裂的发动机气缸压铸模具。模具材料为A-MAX钢，通过真空电渣重熔工艺精制而成。淬透性好，使用寿命是SKD61钢的3-5倍，裂纹深度比SKD61钢浅40％。这种钢具有优异的抗裂性，高温韧性，高温强度，耐火性和高温强度性能，并用于各种大型和复杂的压铸模具中。模具的几何形状为200mm×120mm×10mm，化学成分列于表1。在测试过程中，在焊接之前，使用丙酮或无水乙醇代替工业清洁剂进行表面清洁。需要重复清洗以满足焊接要求，因为清洗不彻底或二次污染引起的问题最终将导致维修质量大大降低。 。 1.2测试设备激光焊接设备采用SLC数控激光多功能加工机，功率为5KW，波长为10.6μm，最小光斑直径为0.12mm，焊接速度为1m / min，并进行屏蔽气体是氩气。 1.3测试方法拉伸性能测试使用HY-932拉伸测试仪进行。根据GB / T228-2002标准，拉伸试样的总长度为200mm，段长度为95mm，圆弧半径为20mm。测试温度为常温。 。 QBG-25高频疲劳测试仪用于测试接头的疲劳性能。疲劳试验片根据国家标准GB / T2015111-1994制造。循环应力的应力比为0.1，频率为100Hz。为了减少测试误差，对每个样品测试了两个平行样品。 2测试结果与分析2.1显微组织分析图1激光焊接修复后的A-MAX钢模的显微组织从图1可以看出，焊缝的中心在两极之间的薄板的接合处。基体材料是奥氏体和铁素体，细晶粒组织在焊缝的中间，柱状晶体在熔合区。由于峰值温度高，激光焊接的焊接速度快且冷却速度快，因此-A -MAX钢模的激光焊接热影响区很小，但模具处接头的热影响区的微观结构修复仍可以看作是白色铁素体和黑色珠光体。从图1b可以看出，A-MAX钢的焊接区的显微组织是一种相对较细的淬火组织，同时，可以观察到细的板条马氏体和沿晶界分布的一些白色铁素体组织。另外，在A-MAX钢的焊接处有少量的细小析出物，这有利于提高A-MAX钢模具的修复部位的强度。在激光焊接过程中，激光束的能量密度集中，激光的焊接速度相对较快。结果，在接头的熔合区中的液态金属将以更快的冷却速率凝固，这与焊接区的结构相同。快速淬火过程产生了具有良好强度，硬度和塑性的板状马氏体结构。 2.2拉伸性能分析图2拉伸试验后修复模具和新模具样品的状态图图2是拉伸后修复模具和新模具样品的状态图。从图2可以看出。由图2可知，修复后的模具的拉伸断裂出现在熔合区域附近，新模具的拉伸断裂出现在基材的其他位置。图3常温下的拉伸应力-应变曲线。图3示出了在常温下修复后的模具和新模具的拉伸应力-应变曲线。可以看出，拉伸试样的变形随拉伸应力的增加而增加，但没有线性关系，当拉伸应力低于690MPa时，A-MAX钢的应变更加明显，且当拉伸应力为750MPa时，在上述变化过程中拉伸应力与应变之间近似呈线性关系。图4样品的拉伸试验结果比较