Cr12MoV模具鋼補焊一直是模具行業的難題，容易出現再熱裂紋和冷裂紋。傳統的熱焊方法存在焊接工藝復雜、維護周期長、工件或精密部件變形報廢復雜等問題。本文分析了Cr12MoV以沖壓車間落料模維修為背景，介紹了鋼材的焊接性能，直接在生產現場進行Cr12MoV刃口補焊的兩種解決方案客觀比較了解決方案的效果和實用性。

　　隨著我國汽車產量的增加、生產節奏的加快和效率的提高，生產線上的模具必須保證產品尺寸的穩定性、可靠性和規定的使用壽命，這對汽車模具制造提出了更高的要求。模具材料行業是模具制造業發展的基礎。模具材料隨著技術的引進和改進而迅速發展。其中Cr12MoV由于模具鋼具有良好的淬火性能，熱處理后具有較高的硬度、耐磨性和抗壓強度。常用于制造截面大、形狀復雜、沖擊載荷大的沖裁模具。其物理性能見表1。沖裁模具中，Cr12MoV鋼的失效形式主要是刃口磨損開裂，容易導致鋼板毛刺、塌陷甚至開裂，必須修復。但Cr12MoV鋼材焊接性能差，特別是在生產現場條件下的緊急補焊維護中，容易開裂剝離，這是模具行業難以解決的問題。

　　Cr12MoV鋼焊接分析

　　Cr12MoV鋼的碳當量CE=3.8%~4.4%是典型的難焊材料，常出現焊接裂紋，主要表現如下。

　　1. 再熱裂紋。熔合區和熱影響區的粗晶區經常出現重復加熱過程中產生的裂紋，具有晶間斷裂的特點Cr12MoV鉻、鉬、釩等合金元素在組織中形成碳化物，具有沉淀強化作用，提高淬火強度，但也增加了再熱裂紋的趨勢。

　　2. 冷裂紋。冷卻馬氏體轉換溫度(200~3000 ℃）焊接后一段時間出現以下裂紋，多發生在熱影響區。

　　Cr12MoV一方面，鋼焊有冷裂紋Cr12MoV鋼中C和Cr含量高，馬氏體轉化點低，淬火傾向大，淬火高，形成脆硬馬氏體；晶格缺陷會導致淬火脆性冷裂紋。

　　另一方面，無處不在的氫元素在焊縫金屬中溶解和擴散，熱影響區的氫元素動態過程，產生氫裂紋。

　　Cr12MoV鋼常規補焊工藝

　　目前常規的補焊工藝是熱焊法，采用與母材成分相似或熔合性好的焊條R317、LKE-7、GRIDUR61和CARBO-6W使用前必須經過200~3500 ℃烘焙30～60 min，保持焊條干燥，減少氫源。

　　焊接前，清除母材表面的油污、裂紋、氣孔、夾渣等焊接缺陷，要求缺口和坡口形狀盡可能對稱，防止焊縫密集分布，避免應力集中。

　　Cr12MoV將母材預熱到300~400 ℃，焊接時注意控制層間溫度，中間停止焊接時立即保溫。為了降低母材的稀釋率，盡量使用較低的電流和短弧焊，每個焊度不超過50 mm，焊條的擺動幅度不得超過焊條直徑的1.5倍。

　　焊接后敲擊去應力。母材熱冷，室溫去除焊渣。

　　嚴格按照常規焊接工藝進行Cr12MoV鋼補焊，可獲得較好的焊接接頭。然而，就目前的生產情況而言，該工藝仍存在以下問題：工藝復雜，維護不便；從焊前爐預熱到焊后保溫爐冷卻，整個工藝周期過長，嚴重影響大規模生產模具的維護進度；爐預熱和爐冷往往導致零件變形、二次加工甚至報廢。

　　落料模Cr12MoV鑲塊的質量和技術要求

　　落料模在生產過程中一直處于高頻沖裁狀態，其承載載荷變化非常復雜，尤其是剪邊鑲塊刃口，工作時承受高沖擊載荷，每個工作周期都是短時間承載，無載荷時間長，擠壓力大，摩擦力大，瞬時沖擊力大，工作條件差。因此，采用剪邊鑲塊Cr12MoV其化學成分見表2。

　　為改善Cr12MoV碳化物不均勻，鍛造坯料，球化退火。

　　加工鉆孔后，在精加工前進行熱處理。采用一次硬化處理方法，即二次預熱，1000~1050，以保證其高硬度和高韌性 ℃中溫淬火，200 ℃具體工藝見圖1。從熱處理后的金相組織(見圖2)可以看出，其基體為回火馬氏體和少量殘余奧氏體，共晶碳化物，白色細顆粒為二次碳化物。

　　最后，在模具上安裝鑲塊，用鉆銷釘孔2D精加工直至所需尺寸(見圖3)。要求鑲塊硬度HRC58~62，淬硬層深度不小于3.0mm，達到表面粗糙度Ra0.16mm。

　　模具上直接補焊的解決方案

　　我們可以從前面的分析中得到啟示：解決問題Cr12MoV補焊再熱裂紋和冷裂紋的關鍵是解決補焊過程中的熱影響問題。生產現場和模具可直接匹配Cr12MoV鑲塊補焊。

　　通過研究和實踐，筆者提出直接在生產現場進行兩種模具Cr12MoV不需要爐內預熱和后熱。以下是兩種現場焊接方案，與傳統焊接工藝進行比較。

　　1. 方案1：常溫下精密補焊

　　第一個解決方案是控制焊接電流產生的熱量。

　　選用設備：SH-01高精度冷焊機；焊絲：SKD-11（0.3mm）激光焊絲；焊接電流：3A。

　　原理：精密補焊主要通過設備充電，10-3~10-10 s周期，10-6~10-5 s等離子熔融金屬通過冶金過渡到工件表面，與母材產生合金作用，向工件內部擴散熔化。

　　焊接工藝0~35050℃下烘焙1h，并保持溫度，隨用隨取；清潔母材表面，去除油污，拋光開裂或缺陷，無預熱；脈沖點焊修復坡口，可連續焊接；焊接后，用風扇直接吹，強制空冷，無需敲擊焊接部位的應力；室溫后，清除渣，拋光焊接部位。焊接部位硬度可達HRC58～60。

　　優點：該方案具有較高的焊接精度，控制電弧電流和時間，克服焊接過程對工件的影響，確保輸入能量僅用于焊絲與工件之間的熔合，熱影響面積小，焊縫粘合度高，特別適合2.0mm焊接設備體積小，重量輕，移動方便，現場模具可直接補焊。

　　缺點:需要引進高精度冷焊機和專用焊絲，增加投資。

　　2. 方案二:模擬常規熱處理環境下氬弧焊

　　第二種解決方案是將其轉化為零，控制熱影響區。

　　選用設備：TSP-300氬弧焊機，乙炔火炬；焊絲:MH-115T（1.6mm）；焊接電流：70~90 A。

　　原理：將補焊區域化為零，局部模擬傳統補焊工藝的熱處理環境，實施補焊。

　　焊接工藝0~35050℃下烘焙30～60min ，保持溫度，隨用隨取；清潔母材表面，去除油污，打磨開裂或缺陷；用乙炔火炬將焊接部位局部加熱至250℃開始左右補焊:電壓20~26 V，焊絲與焊接面成45°，行進方向90°～80°，短弧操作，焊點的開始和終端在分層交錯焊接時不能平整，每次焊長不得超過7.0mm；焊接后，立即用乙炔火炬加熱焊道及周邊區域，保持200~300的溫度℃，30 s溫度逐漸下降后，總保溫時間可控制在1min內部；敲擊焊接部位，消除應力集中； 室溫后，清渣，打磨焊接部位。焊接部位的硬度可以達到HRC 56～60。焊接部位的硬度可以達到HRC 56～60。

　　優點：無需增加專項投資；適用于>2.0mm缺口補焊；現場模具可直接補焊。

　　缺點：焊工技術要求高，氬弧焊和乙炔焊經驗豐富。

　　應用案例:2009年8月，我廠沖壓車間有一套落料直剪模Cr12MoV鑲塊多處塌刃，導致鋼板毛刺，影響激光拼接質量，急需維修。按常規工藝修理大約需要40個h。按照方案二維修，只用8h操作完成后，模具正常使用。

　　3. Cr12MoV比較焊接方案

　　本文介紹了兩種補焊方案和傳統方案Cr12MoV與焊接工藝相比，它具有以下優點：無需爐內預熱和焊后熱處理，避免長期高溫加熱造成的工件變形報廢；可直接滿足現場維護需要，節省大量維護時間，避免長期停機，這對于使用頻率高、流水線作業的落料模維護具有重要意義。

　　就這兩種方案而言，精密焊接精度高，熱影響小，無榻榻、變形、咬邊等。

　　就這兩種方案而言，精密焊接精度高，熱影響小，無榻榻、變形、咬邊等。焊接效果略好于方案2，操作更方便。但方案2的改進工藝具有修復速度快的特點，焊接效果足以滿足生產需要。此外，方案2對焊接設備沒有特殊要求，應用范圍更廣，供各車間參考。

　　結語

　　Cr12MoV鋼焊性能差，焊接時和焊接后容易出現再熱裂紋和冷裂紋；在室溫下引入精密焊接設備Cr12MoV鑲塊直接焊補，精度高，熱影響小，焊縫結合度高。改進焊接工藝，采用專用焊絲，氬弧焊Cr12MoV鑲塊直接焊補，焊接效果滿足生產需要，應用廣泛。