模具在現(xiàn)代工業(yè)中具有極其重要的作用，它的質(zhì)量直接決定產(chǎn)品的質(zhì)量。提高模具的使用壽命和精度、縮短模具的制造周期，是許多企業(yè)急需解決的技術問題，但在模具使用過程中經(jīng)常會出現(xiàn)塌角、變形、磨損、甚至折斷等失效形式。因此，對模具的修復也是必要的。修復模具的方法很多，如熔覆技術、電刷鍍技術、熱噴涂技術和熱噴焊技術等。

1 熔覆技術

模具的熔覆修復技術是采用熔化焊接的方法在模具零件表面堆焊具有某種特殊性能材料，修復模具零件受損部位。熔覆修復技術不僅可以修復模具零件表面損傷部位，同時還能強化模具零件表面強度，提高模具零件耐蝕和耐磨性能，延長模具使用壽命。

常見的熔覆修復技術包括：氬弧焊修復、氧-乙炔火焰堆焊、電弧堆焊（手工電弧堆焊、氣體保護電弧堆焊、埋弧堆焊）、復合堆焊、激光堆焊修復、等離子熔覆、激光熔覆技術等。

01 氬弧焊修復

利用連續(xù)送進的焊絲與工件之間燃燒的電弧作熱源，由焊炬噴嘴噴出的氣體保護電弧來進行焊接的。目前氬弧焊是常用的方法，可適用于大部分主要金屬，包括碳鋼、合金鋼。溶化極惰性氣體保護焊適用于不銹鋼、鋁、鎂、銅、鈦、鋯及鎳合金，由于價格低，被廣泛用于模具修復焊，但焊接熱影響面積大、焊點大等缺點，目前在精密模具修補方面已逐步補激光焊所代替。

優(yōu)點：

1、氬氣保護可以隔離空氣中氧氣、氮氣、氫氣等對電弧和熔池產(chǎn)生的不良影響，減少合金元素的灼損，獲得致密、無飛濺和高質(zhì)量的焊接接頭。

2、氬弧焊的電弧燃燒穩(wěn)定，熱量集中，弧柱溫度高，焊接生產(chǎn)效率高，熱影響區(qū)窄，工件焊接部位應力、變形和裂紋傾向小。

3、氬弧焊為明弧施焊，便于操作和觀察；可全位置焊接，不受工件焊接部位的限制。

4、電極損耗小，弧長易于維護，焊接時無焊劑和涂層，易于實現(xiàn)機械化和自動化。

5、氬弧焊基本能焊接所有金屬，尤其是一些難熔和易氧化金屬，如鎂、鈦、鉬、鋯、鋁及其合金。

缺點：

1、氬弧焊由于熱影響部位大，修補后的工件往往會造成變形、硬度高、砂眼、局部退火、開裂、針孔、磨損、劃痕、咬邊或結(jié)合力不足和內(nèi)應力受損等缺點。特別是在精密鑄造零件細小缺陷的修復過程中的表面尤為突出。

2、氬弧焊與焊條電弧焊相比：對人體的傷害程度更高，氬弧焊的電流密度大，電弧產(chǎn)生的紫外線輻射是普通電弧焊的5-30倍，紅外線大約是普通電弧焊的1-1.5倍，焊接過程中產(chǎn)生的臭氧濃度超出衛(wèi)生標準，因此，盡量選取有效的通風措施,否則會對身體有很大傷害。

3、很難焊接鉛、錫、鋅等低熔點、易蒸發(fā)的金屬。

02氧-乙炔火焰堆焊

氧-乙炔火焰堆焊是指焊絲或金屬粉末在氧-乙炔火焰的熱作用下，在模具零件待修復表面熔化焊接然后凝固，修復模具零件表面損傷部位的修復技術。

優(yōu)點

氧-乙炔火焰堆焊修復技術有以下幾個優(yōu)點：①對設備要求低，適合現(xiàn)場堆焊；②對堆焊材料的形狀適應性強；③稀釋率低，熔化層深度大于0.1mm，保證焊層質(zhì)量；④小面積堆焊能見度大，堆焊層表面質(zhì)量較高。

缺點

氧-乙炔火焰堆焊修復技術對操作人員的技術要求高，且手工操作熔覆效率低，工作強度大。

03電弧堆焊

電弧堆焊包括3種：手工電弧焊、氣體保護電弧堆焊以及埋弧堆焊。

手工電弧焊以電弧作為熱源，將焊條與模具零件待修復表面金屬加熱至熔化狀態(tài)，實現(xiàn)金屬冶金結(jié)合，達到模具零件修復目的。

優(yōu)點

手工電弧堆焊設備簡單，操作容易，適應性強，使用維護成本低。

缺點

手工電弧堆焊需要手工操作，對焊接技術人員要求高，因此焊接效率低，焊接質(zhì)量不穩(wěn)定，而且勞動強度高。

氣體保護電弧堆焊常用于有色金屬和不銹鋼的堆焊，使用惰性氣體或CO2作為保護氣體，隔絕氧氣，避免模具零件表面出現(xiàn)氧化燒損或氣孔等缺陷，獲得優(yōu)質(zhì)的堆焊層。

優(yōu)點

CO2作為保護氣體具有供應大、堆焊層質(zhì)量好、硬度高、焊接變形小、效率高和成本低的優(yōu)點。

缺點

會出現(xiàn)合金元素燒損、飛濺嚴重，表面成形質(zhì)量差，堆焊層稀釋率較高，成分難以調(diào)整等缺陷。

埋弧堆焊是電弧在焊劑層下自動引燃，在機械作用下，電弧移動和焊絲送給自動完成的一種電弧堆焊方法，即堆焊通過埋在熔融焊劑層下的電弧進行，模具零件待修復表面與熔化的焊絲結(jié)合形成堆焊層。

優(yōu)點

埋弧自動焊具有堆焊層表面光滑、修復模具零件疲勞強度高和容易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)的優(yōu)點。

缺點

埋弧堆焊電弧輸入熱量較大，熔化面積大，容易破壞修復區(qū)域附近表面，因此，埋弧堆焊不適用于修復微小熱疲勞裂紋及輕微開裂的模具零件表面。H13為常用的熱作模具鋼，使用電弧堆焊技術修復此類熱作模具，修復后的模具零件組織性能良好，能有效延長模具使用壽命。

04電火花堆焊

電火花堆焊是基于脈沖放電的原理，當模具零件待修復表面與工具電極在絕緣介質(zhì)中逐漸靠近到一定距離時，距離最近兩點的極間電壓將被電離擊穿，在面積極小的區(qū)域內(nèi)瞬間產(chǎn)生8000℃以上的高溫。在高溫高壓、微電場和爆破力的共同作用下，微區(qū)電極金屬能瞬時熔化并涂覆到模具零件的相應位置，得到堆焊涂覆層。

優(yōu)點

電火花堆焊技術堆焊層質(zhì)量好，加工余量小，修復后模具零件變形小，所需設備簡單，適合高精度要求的模具零件表面修復。目前電火花堆焊修復技術已成功應用于冷作模具和塑料模具零件的修復再制造。

05復合堆焊

高的耐磨性、耐熱性、耐蝕性和韌性的模具零件表面可以延長模具的使用壽命，因此模具會采用“模具零件待修復表面+中間過渡層+表面耐磨層”的復合堆焊修復方法。

優(yōu)點

堆焊中間過渡層可以有效減少堆焊層裂紋的產(chǎn)生，提高堆焊層與模具零件待修復表面的結(jié)合強度。當焊接材料與模具零件待修復表面的熱膨脹系數(shù)等物理性能差別很大時，可以在模具零件表層堆焊一層或多層的過渡層，使焊后堆焊層的硬度和強度呈梯度分布，延長模具使用壽命。通過復合堆焊及時修復的熱作模具和冷作模具，表面耐磨性都明顯提高，修復效果良好。

06激光堆焊修復

激光焊是利用大功率相干單色光子流聚焦而成得激光束為熱源進行的焊接。這種焊接方法通常有連續(xù)功率激光焊和脈沖功率激光焊。激光焊優(yōu)點是不需要在真空中進行，缺點則是穿透力不如電子束焊強。激光焊時能進行精確的能量控制，因而可以實現(xiàn)精密器件的焊接。它能應用于很多金屬，特別是能解決一些難焊金屬及異種金屬的焊接。目前已廣范用于模具的修復。

07等離子熔覆

等離子熔覆指送粉器將合金粉末送到模具零件待修復表面，在等離子束的高溫作用下，合金粉末與模具零件待修復表面迅速加熱并在模具零件表面熔化、混合、擴散、反應、凝固。模具零件表面產(chǎn)生合金熔池，等離子束移開后，合金熔池快速凝固，修復模具零件表面缺陷處。由于熔池中金屬熔化與凝固同時進行，溫度分布不均勻，形成對流，對熔池產(chǎn)生攪拌作用，從而使得熔覆層組織細小均勻，且熔覆層與模具零件待修復表面冶金結(jié)合良好，提高了模具零件表面的硬度和耐磨性。

優(yōu)點

等離子熔覆具有設備操作簡單、適用范圍廣和設備成本低等優(yōu)點。

缺點

但是等離子熔覆熱量輸入大，修復的模具零件表面容易出現(xiàn)變形、涂層開裂等現(xiàn)象。目前等離子熔覆已廣泛應用于P20模具鋼的修復。

08 激光熔覆技術

激光表面熔敷技術，是在激光束作用下，將合金粉末或陶瓷粉末與基體表面迅速加熱并熔化，光束移開后自激冷卻形成稀釋率極低、與基體材料呈冶金結(jié)合的表面涂層，從而顯著改善基體表面耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性等的一種表面強化方法。如，對60#鋼進行碳鎢激光熔覆后，硬度最高達2200HV以上，耐磨損性能為基體60#鋼的20倍左右。在Q235鋼表面激光熔覆CoCrSiB合金后，將其耐磨性與火焰噴涂的耐蝕性進行了對比，發(fā)現(xiàn)前者的耐蝕明顯高于后者。

激光熔覆，按送粉工藝的不同可分為兩類：粉末預置法和同步送粉法。兩種方法效果相似，同步送粉法具有易實現(xiàn)自動化控制，激光能量吸收率高，無內(nèi)部氣孔，尤其熔覆金屬陶瓷，可以顯著提高熔覆層的抗開裂性能，使硬質(zhì)陶瓷相可以在熔覆層內(nèi)均勻分布等優(yōu)點。

激光熔覆具有的特點

（1）冷卻速度快（高達106K/s），屬于快速凝固過程，容易得到細晶組織或產(chǎn)生平衡態(tài)所無法得到的新相，如非穩(wěn)相、非晶態(tài)等；

（2）涂層稀釋率低（一般小于5%），與基體呈牢固的冶金結(jié)合或界面擴散結(jié)合，通過對激光工藝參數(shù)的調(diào)整，可以獲得低稀釋率的良好涂層，并且涂層成分和稀釋度可控；

（3）熱輸入和畸變較小，尤其是采用高功率密度快速熔覆時，變形可降低到零件的裝配公差內(nèi)；

（4）粉末選擇幾乎沒有任何限制，特別是在低熔點金屬表面熔敷高熔點合金；

（5）熔覆層的厚度范圍大，單道送粉一次涂覆厚度在0.2-2.0mm；

（6）能進行選區(qū)熔敷，材料消耗少，具有卓越的性價比；

（7）光束瞄準可以使難以接近的區(qū)域熔敷；

（8）工藝過程易于實現(xiàn)自動化，很適合常見易損件的磨損修復。

2電刷鍍技術

電刷鍍技術是采用一種專用直流電源設備，電源的正極接鍍筆，作為刷鍍時的陽極；電源的負極接工件，作為刷鍍時的陰極，鍍筆通常采用高純細石墨塊作為陽極材料，石墨塊外面裹上棉花和耐磨的滌棉套。

工作時，電源組件調(diào)整到合適的電壓，并使浸滿鍍液得鍍筆以一定的相對運動速度在被修復工件表面接觸的部位，鍍液中的金屬離子在電場力的作用下擴散到工件表面上，在表面上獲得電子還原成金屬原子，從而這些金屬原子沉積結(jié)晶形成鍍層，也就是在被修復塑料模具型腔工作面上獲得所需要的均勻沉積層。

優(yōu)點

電刷鍍設備簡單，攜帶方便，可就地修復大型模具零件，修復后可直接使用，并且電鍍層的材料選擇范圍廣。電刷鍍技術能有效修復塑料模具與冷作模具零件的損傷部位，特別是大面積超差或磨損部位，修復后的模具使用壽命明顯延長。

缺點

但電刷鍍技術的工作現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣，金屬刷鍍液容易造成環(huán)境污染，甚至危害操作人員身體健康。

3熱噴涂技術

熱噴涂是預噴涂的金屬或非金屬涂層材料在等離子弧或電弧等熱源的作用下加熱到熔化或半熔化狀態(tài)，然后以很高的速度噴射到模具零件待修復表面，最后沉積形成金屬修復層的一種修復方法。

優(yōu)點

熱噴涂技術使用的材料和工藝方法選擇范圍廣，能夠?qū)崿F(xiàn)高修復效率的同時獲得強化效果明顯的模具零件表面，可以修復使用過程中模具零件表面產(chǎn)生的磨損或劃痕。

缺點

采用熱噴涂技術修復后的模具表面粗糙度值較高，涂層內(nèi)部或涂層與模具零件待修復表面之間為半機械結(jié)合，結(jié)合處容易出現(xiàn)裂紋或其他缺陷，模具零件表面耐蝕性和耐磨性較差，并且當涂層厚度過大時，會出現(xiàn)涂層局部脫落現(xiàn)象，影響熱噴涂技術的推廣應用。

4熱噴焊技術

熱噴焊是將特定的金屬粉末通過噴槍的特定熱源加熱到熔融或高塑性狀態(tài)，然后高速噴射到預處理后的模具零件待修復表面，使得模具零件表面金屬表層組織均勻致密。

優(yōu)點

熱噴焊技術不僅可以修復模具零件，還能增強模具零件的耐磨損、耐腐蝕、耐熱和抗氧化性能，延長模具使用壽命。與熱噴涂技術相比，熱噴焊技術結(jié)合了噴涂和重熔2種工藝的優(yōu)點，噴涂材料在模具零件待修復表面重新熔化或部分熔化，實現(xiàn)合金層與模具零件待修復表面的冶金結(jié)合。

熱噴焊技術廣泛用于熱作模具的修復。

5 模具修補機修復

模具修補機是修復模具表面磨損、加工缺陷的高新設備。模具修補機強化模具壽命長，經(jīng)濟效益好?？梢詰酶鞣N鐵基合金（碳鋼、合金鋼、鑄鐵）、鎳基合金等各種金屬材料模具及工件的表面強化及修復并大幅提高使用壽命。

模具修補機的原理

其是利用高頻電火花放電原理，對工件進行無熱堆焊來修補金屬模具的表面缺陷與磨損，主要特點是熱影響區(qū)域小，模具修復后不會變形，不用退火，無應力集中，不出現(xiàn)裂紋，保證了模具的完好性；也可以利用它的強化功能對模具工件進行表面強化處理，滿足模具的耐磨性、耐熱性、耐蝕性等性能要求。

應用范圍

模具修補機可用于機械、汽車、輕工、家電、石油、化工及電力等行業(yè)，用于熱擠壓模具、溫擠壓膜具、熱鍛摸、軋輥以及關鍵零件等的修復與表面強化處理。

例如，可應用ESD—05型電火花堆焊修復機對磨損、碰傷、劃痕的注射模補焊，以及對壓鑄模如鋅鋁壓鑄模的銹蝕、脫落、損傷修復。機器功率900W，輸入電壓AC220V，頻率50~500Hz，電壓范圍20~100V，輸出百分比10%~100%。