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中国表面工程２００２年第１期（总第５４期） 微脉冲ＭＩＧ焊技术在修复工模具中的应用 杨军伟，胡仲翔 ｃ装甲兵工程学院材料科学与工程系，北京１０００７２） 摘要：微脉冲ＭＩＧ焊技术采用断续的微脉冲电弧的能量，将可熔性电极材料熔融，连续不断地堆焊到工件表面 术，操作简单，而且设备费用低，修复成本可以降 至更换新品费用的５％～ｌ０％ ！二！ ｍ 时间 ，Ｉｌｌｓ ２微脉冲ＭＩＧ焊技术的基本原理 微脉冲ＭＩＧ焊技术主要是采用断续的微脉冲 电弧和电火花的能量，将可熔性电极材料熔融，连 续不断地堆焊到工件表面的一种维修加工工艺过 程。该技术的关键是输出断续的高能“微”脉冲， 如图１所示，其脉宽比仅为１％～ｌＯ％，因此称为 “微”脉冲。在一个脉冲时刻，电极与工件接近到 某个距离时，电极与工件之间的间隙气体会在电场 图１微脉冲波形示意图 Ｆｉｇ Ｉ Ｓｃｈｅｍｅ ｏｆｍｉｃｒｏ—ｐｕｌｓｅ ｗａｒｅ ｆｏｒｍ 微脉冲ＭＩＧ焊技术是采用电孤及为电火化能 量来熔化电极材料，因此它可以克服电阻焊不能修 补电阻率小的铜、铝等材质的工模其的缺陷，同时 还可选用不同性能电极得到高硬度、耐磨、耐冲击、 耐高温或耐腐蚀的修补层。由于这种技术可控性 好，所以既可用于填补尺寸不足，又可用作形状的 修复，并特别适用于修补各种零部件缺损，如气孔、 的作用下电离击穿，由于电流密度很大，气体击穿 后在工件与焊丝之间形成电弧，把电极材料熔融或 熔化连续不断地堆积到工件表面。由于控制这种高 能电脉冲在极短的时间内完成，使电弧产生的热量 有一定的散热时间，工件上没有热量的大量的积 累，始终保持一种整体的“冷”态。同时通过氧气 作者莆介：杨军伟Ｉ】昕７一）男（汉）、硕士研究生 收藕日捆：２００２ ９１—０４ 砂眼、划痕、崩刃、钝边、凹槽等剥落性磨损。微 脉冲ＭＩＧ焊以其独特的性能，可在室温下可靠地 施焊，因此对修复局部、少量损伤及可焊性差、淬 火状态的工件修复更能显出它的优点。表１是几种 修复工模其的方法的性能比较，由表上可以看出微 脉冲ＭＩＧ焊技术在修复工模其时各项性能都比较 ． 冀｝ 维普资讯 http://www.cqvip.com
微脉冲ＭＩＧ焊技术在修复工模具中的应用扬军伟等 优越，尤其是对模具的局部、少量缺损特别适用。 同时由于微脉冲ＭＩＧ焊技术独特的电气特征和工 艺过程，使它具有其它许多工模具修补技术所没有 的优点，其主要优点如下。 和残余应力，不会产生局部退火，故修补后不再需 要重新进行热处理。 （３）堆焊的厚度可以精确控制，堆焊后的加 工余量很小，不需再用电火花机床、铣床、磨床等 设备进行加工，而只需采用油石、铣刀等工具进行 修理即可。 由于以上微脉冲ＭＩＧ焊技术具有的优点和性 能 使其可以在修复工模具中得到广泛的应用。 焊接层为冶金结合，堆焊层与母材结合 强度高 由于是瞬问局部放电，堆焊过程热输入 量极小 热影响区也极小，所以工件无变形、咬边 表１ 几种修复工模具的方法地较 对铝修复后的金相照片。由图中可以看出，堆焊层 ３金相分析 用Ｎｉ一８２和Ｎｉ一６２５堆焊Ｃｒｌ２ＭｏＶ的金相照片 如图２和图３，由图上可以看出，补焊层与基体间 结台良好，基体材料有局部熔化的特征，基体中的 ＨＡＺ中的组织细小，无裂纹。 和基体的结合良好，堆焊层之间也结合良好。以上 结果表明这种机器对铝及铝合金材质的工模具的 修复是成功的。 图４用铝堆焊铝后的金相照片 Ｆｉｇ－４ Ｍｅｍｌｌｏｇｒａｐｈ ｏｆａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｂｅａｄ ｗｅｌｄｉｎｇ ｌａｙｅｒ 圈２用Ｎｊ墙２堆焊Ｃｒｌ２ＭｏＶ的金相照片 Ｆｉｇ．２ Ｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈ ｏｆＣｒｌ２ＭｏＶ ｂｅａｄ ｗｅｌｄｉｎｇ ｌａｙｅｒ ｕｓｉｎｇ ＮｉＩ８２ ４ 微脉冲ＭＩＧ焊技术在工模具修复中的应 用实例 ４．Ｉ 对陶瓷冲模的修复 图３ Ｎｉ一６２５堆焊Ｃｒｌ２ＭｏＶ的金相照片 Ｆｉｇ ３ Ｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈ ｏｆＣｒｌ２ＭｏＶ ｂｅａｄ ｗｅｌｄｉｎｇ ｌａｙｅｒ ｕｓｉｎｇ Ｎｉ一６２５ 图５修复后的陶瓷模 Ｆｉｇ ５ Ｒｅｐａｉｒｅｄ ｃｅｒａｍｉｃ ｄｉｅ 陶瓷冲模因其防粘土粘接，要求冲切刃部金属 单薄，中心部位系橡胶或仿粘塑料，刃部易损伤。 这种技术不仅可以修复黑色金属工模具，还可 修复铝及铝合金等电 醒 维普资讯 http://www.cqvip.com
中国表面工程２００２年第１期（总第５４期Ｊ ４ 行修补。补材用０ ２ ｍＥ不锈钢片，电源瞬态值调 （上接３８页） 至６０％，操作模式采用单点。层层焊补，直到把沟 如图５所示，这是修复后的瓷砖模具，由于刃ＩＥＩ部 槽补平为止。修整焊补表面，使焊补表面比原基准 磨损，造成此模具报废，利用这项技术对磨损的刃 低０．０５－－０．１０ Ｔｎｍ，以备下道工序用。③电刷镀修 口部位修复后，保持了原有模具的特性，效果很好。 复工艺：同２．３内容。④镀后表面修整：用细油石 ４．２对辊类零件的修复 磨掉多余的余量，要求油石的运动方向一致；用５００ 目以上金相砂纸进行细打磨；用布轮抛光机进行抛 如图６所示是１台进口制造塑料膜的碾压成型 光处理，直到修复表面尺寸和光洁度达到要求 机，其关键部件是精密辊件，由于有夹杂，使辊件 【４）小结：该模具经修复使用１年多来，工作 表面出现划痕，造成此辊件不能使用。应用本技术 中未出现任何故障。采用工模具修补和电刷镀复合 修复后，可继续正常使用。 工艺，修复有较深沟槽的精密模具既经济又省时。 ５ 结论 （１）采用电刷镀技术、复合电刷镀技术、工模 具修补与电刷镀复合的技术成功地对３种不同工况 要求的模具进行了修复 （２）采用电刷镀修复模具速度快、成本低，可 使精密、昂贵的模具起死回生，具有重要的经济价 圈６薯 正在修复中的制造塑料膜的碾压成型机 值和环保价值。 Ｆｉｇ ６ Ａ ｒｏｌｌ ｆｏｒｍｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ｏｆｐｌａｓｔｉｃ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｉｎ ｒｅｐａｉｒ 参考文献： ５结论 Ｉ１】椽滨士．等表面工程的理论及技术［Ｍ］北京：国防 微脉冲ＭＩＧ焊技术不仅可以对大多数的金属 工业出版社，１９９９：３０５ ３２３ 工模具进行快速、有效的修复，这种技术还会在其 ［２］梁志杰．等刷镀技术实用指南［Ｍ¨Ｅ京：机械工业 它精密零件修复中有到广泛的应用前景 出版社．１９８８：３＿４ 参考文献： 【３】 徐滨士，等 表面工程新技术『Ｍ】．北京：国防工业出 Ｉ１】周振丰焊接抬金学（金属焊接性Ｊ【Ｍ】．北京：机械 版社，２００２：１３２ １５５ 工业出版社 １９９７ Ｈ］Ｗｅｉｊｉａｎ ｎｎ，ｅｔ ａｌ Ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｕｐｌｅｘ ｐｌａｔｅｄ 【２１ Ｈｕ Ｚｈｏｎｇｘｉａｎｇ，Ｔａｎ ｊｕｐ，Ａ ｎｅｗ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｔｏ ｒｅｃｏｖｅｒ ｃｏａｔｉｎｇ ｉｎ Ｄｉｅ＆Ｍｏｕｌｄ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ Ｍｅｔａｌ Ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ Ｄｉｅｓ ｆｒｏｍ ｐａｒｔｉａｌ ｄａｍａｇｅ［Ｃ］ＩＰＥＣ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ’９７． ［Ｍ１ １９９８ ４６—５１ １９９７ 作者地址：北京长辛店杜家坎２Ｉ号１０００７２ 作者地址：北京长辛店杜家坎２Ｉ号 １０００７２ ｆ上按３６页） Ｉ３】Ｏｄａｗａｒａ ０，Ｌｏｎｇ ｃｅｒａｍｉｃ—ｌｉｎｅｄ ｐｉｐｅｓ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ （３）热熔敷涂层与基体反应轻微，耐蚀性好；而 ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｇａｉｎｓｔ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ，Ａｂｒａｓｉｏｎ ａｎｄ Ｔｈｅｒｍａｌ 火焰喷熔擦层与基体反应剧烈，耐蚀性差。 Ｓｈｏｃｋ［Ｊ］Ｍａｔｅｒｉａｌｓ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ．１９９３ （２１：２０３－２１８． 参考文献 Ｉ４】王建江，赵中民，李俊寿．用自蔓延铝热一熔敷法制备 ［１］Ｂｏａｓ Ｍ，Ｂａｍｂｅｒｇｅｒ Ｍ ｇｔａｘｉｃｔｕｒａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ 陶瓷内衬复合钢管ｒＪ］材料保护，１９９７（１０）：１５－Ｉ７ ｌａｓｅｒ ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ ＷＣ／Ｃｏ ｌａｙｅｒｓ［Ｊ］，Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｌｍ， Ｉ５】范恩荣用溶胶凝破法与对金属材料进行镀敷ＩＪ１表 ２３５（１９９３｝：１４２】４８ 面技术，１９９７（２）：３３—３６ ［２Ｉ郑启光，王涛，辜建辉激光处理金属表面陶瓷涂层 作者地址：山东东营市石油大学（华东＇机电工程学院材料 的研究『Ｊ］，华中理工大学学报，１９９５｛５）：９２－９６ 系２５７０６１ Ｅ—ｍａｉｌ：ｌａｂｚｈｉｈ＠ｍａｉｌ．ｈｄｐｕ ｅｄｕｎｌ 磊
