高壓油缸是機械裝備的重要部件。隨著裝備制造業轉型升級,向高端化快速發展,其市場需求量不斷增大。支座是高壓油缸的重要零部件,其制造方式主要以塑性成型為主,支座模具存在著壽命較短,制造成本較高,生產效率低下等問題。采用堆焊技術修復模具,不僅可以有效提高模具壽命,而且還會縮短支座的生產周期,降低企業成本,模具堆焊修復技術是一種經濟、適用的綠色再制造技術。本文針對某鍛造廠的重工裝備高壓油缸支座鍛件模具在生產過程中的實際狀況,開展對模具堆焊修復的工藝研究,以獲得支座模具修復的最佳堆焊材料及熱處理工藝,并應用于工程實踐。研究內容主要包括以下幾個方面:

1.研究分析了支座模具的失效形式及原因,獲得了影響模具壽命的主要因素。研究表明:裂紋約占失效模具比例的62%,磨損約為38%,變形約為60%,斷裂現象較少,裂紋、磨損和變形是支座模具的主要失效形式;通過失效位置的夾雜物分析得出硫化物、氧化物等雜質對模具的失效也有重要影響;通過鍛造模擬分析得出鍛造過程中的高溫及載荷對模具影響很大。合金成分、硬度、拉伸性能、耐磨性、熱穩定性等都是影響支座模具壽命的重要參數指標。

2.研究了堆焊工藝參數,并確定了堆焊工藝。通過理論分析和實踐總結,選擇堆焊設備為型號Dimension812的氣體保護電弧焊機,選擇堆焊材料9650、D650、D397,并確定支座模具堆焊修復采用加熱爐預熱,預熱溫度為450℃,預熱時間為12h,堆焊電流為650A,堆焊電壓為36-38V,送絲速度為10-15cm/min。

3.研究了影響堆焊材料性能的重要因素,確定了最佳使用效果的堆焊材料9650。采用對比試驗的方法對合金成分、硬度和拉伸性能進行對比研究,獲得了其影響規律,確定了元素成分、硬度、強度和韌性等綜合性能較好的堆焊材料9650為最優堆焊材料。

4.研究確定了最佳熱處理工藝為550℃×3h。采用對比試驗的方法,分別對不同熱處理時間和溫度下的堆焊覆層組織性能進行對比研究,獲得了熱處理工藝參數對堆焊組織性能的影響規律,確定了最佳熱處理工藝為550℃×3h。

5.開展了模具堆焊修復的工程應用研究。采用上述研究結果,針對失效的支座模具進行堆焊修復應用研究,相比常規修復方法,修復后的模具使用壽命提高了50%,取得了顯著的經濟和社會效益。