Cr12MoV模具钢补焊一直是模具行业的难题，容易出现再热裂纹和冷裂纹。传统的热焊方法存在焊接工艺复杂、维护周期长、工件或精密部件变形报废复杂等问题。本文分析了Cr12MoV以冲压车间落料模维修为背景，介绍了钢材的焊接性能，直接在生产现场进行Cr12MoV刃口补焊的两种解决方案客观比较了解决方案的效果和实用性。

　　随着我国汽车产量的增加、生产节奏的加快和效率的提高，生产线上的模具必须保证产品尺寸的稳定性、可靠性和规定的使用寿命，这对汽车模具制造提出了更高的要求。模具材料行业是模具制造业发展的基础。模具材料随着技术的引进和改进而迅速发展。其中Cr12MoV由于模具钢具有良好的淬火性能，热处理后具有较高的硬度、耐磨性和抗压强度。常用于制造截面大、形状复杂、冲击载荷大的冲裁模具。其物理性能见表1。冲裁模具中，Cr12MoV钢的失效形式主要是刃口磨损开裂，容易导致钢板毛刺、塌陷甚至开裂，必须修复。但Cr12MoV钢材焊接性能差，特别是在生产现场条件下的紧急补焊维护中，容易开裂剥离，这是模具行业难以解决的问题。

　　Cr12MoV钢焊接分析

　　Cr12MoV钢的碳当量CE=3.8%~4.4%是典型的难焊材料，常出现焊接裂纹，主要表现如下。

　　1. 再热裂纹。熔合区和热影响区的粗晶区经常出现重复加热过程中产生的裂纹，具有晶间断裂的特点Cr12MoV铬、钼、钒等合金元素在组织中形成碳化物，具有沉淀强化作用，提高淬火强度，但也增加了再热裂纹的趋势。

　　2. 冷裂纹。冷却马氏体转换温度(200~3000 ℃）焊接后一段时间出现以下裂纹，多发生在热影响区。

　　Cr12MoV一方面，钢焊有冷裂纹Cr12MoV钢中C和Cr含量高，马氏体转化点低，淬火倾向大，淬火高，形成脆硬马氏体；晶格缺陷会导致淬火脆性冷裂纹。

　　另一方面，无处不在的氢元素在焊缝金属中溶解和扩散，热影响区的氢元素动态过程，产生氢裂纹。

　　Cr12MoV钢常规补焊工艺

　　目前常规的补焊工艺是热焊法，采用与母材成分相似或熔合性好的焊条R317、LKE-7、GRIDUR61和CARBO-6W使用前必须经过200~3500 ℃烘焙30～60 min，保持焊条干燥，减少氢源。

　　焊接前，清除母材表面的油污、裂纹、气孔、夹渣等焊接缺陷，要求缺口和坡口形状尽可能对称，防止焊缝密集分布，避免应力集中。

　　Cr12MoV将母材预热到300~400 ℃，焊接时注意控制层间温度，中间停止焊接时立即保温。为了降低母材的稀释率，尽量使用较低的电流和短弧焊，每个焊度不超过50 mm，焊条的摆动幅度不得超过焊条直径的1.5倍。

　　焊接后敲击去应力。母材热冷，室温去除焊渣。

　　严格按照常规焊接工艺进行Cr12MoV钢补焊，可获得较好的焊接接头。然而，就目前的生产情况而言，该工艺仍存在以下问题：工艺复杂，维护不便；从焊前炉预热到焊后保温炉冷却，整个工艺周期过长，严重影响大规模生产模具的维护进度；炉预热和炉冷往往导致零件变形、二次加工甚至报废。

　　落料模Cr12MoV镶块的质量和技术要求

　　落料模在生产过程中一直处于高频冲裁状态，其承载载荷变化非常复杂，尤其是剪边镶块刃口，工作时承受高冲击载荷，每个工作周期都是短时间承载，无载荷时间长，挤压力大，摩擦力大，瞬时冲击力大，工作条件差。因此，采用剪边镶块Cr12MoV其化学成分见表2。

　　为改善Cr12MoV碳化物不均匀，锻造坯料，球化退火。

　　加工钻孔后，在精加工前进行热处理。采用一次硬化处理方法，即二次预热，1000~1050，以保证其高硬度和高韧性 ℃中温淬火，200 ℃具体工艺见图1。从热处理后的金相组织(见图2)可以看出，其基体为回火马氏体和少量残余奥氏体，共晶碳化物，白色细颗粒为二次碳化物。

　　最后，在模具上安装镶块，用钻销钉孔2D精加工直至所需尺寸(见图3)。要求镶块硬度HRC58~62，淬硬层深度不小于3.0mm，达到表面粗糙度Ra0.16mm。

　　模具上直接补焊的解决方案

　　我们可以从前面的分析中得到启示：解决问题Cr12MoV补焊再热裂纹和冷裂纹的关键是解决补焊过程中的热影响问题。生产现场和模具可直接匹配Cr12MoV镶块补焊。

　　通过研究和实践，笔者提出直接在生产现场进行两种模具Cr12MoV不需要炉内预热和后热。以下是两种现场焊接方案，与传统焊接工艺进行比较。

　　1. 方案1：常温下精密补焊

　　第一个解决方案是控制焊接电流产生的热量。

　　选用设备：SH-01高精度冷焊机；焊丝：SKD-11（0.3mm）激光焊丝；焊接电流：3A。

　　原理：精密补焊主要通过设备充电，10-3~10-10 s周期，10-6~10-5 s等离子熔融金属通过冶金过渡到工件表面，与母材产生合金作用，向工件内部扩散熔化。

　　焊接工艺0~35050℃下烘焙1h，并保持温度，随用随取；清洁母材表面，去除油污，抛光开裂或缺陷，无预热；脉冲点焊修复坡口，可连续焊接；焊接后，用风扇直接吹，强制空冷，无需敲击焊接部位的应力；室温后，清除渣，抛光焊接部位。焊接部位硬度可达HRC58～60。

　　优点：该方案具有较高的焊接精度，控制电弧电流和时间，克服焊接过程对工件的影响，确保输入能量仅用于焊丝与工件之间的熔合，热影响面积小，焊缝粘合度高，特别适合2.0mm焊接设备体积小，重量轻，移动方便，现场模具可直接补焊。

　　缺点:需要引进高精度冷焊机和专用焊丝，增加投资。

　　2. 方案二:模拟常规热处理环境下氩弧焊

　　第二种解决方案是将其转化为零，控制热影响区。

　　选用设备：TSP-300氩弧焊机，乙炔火炬；焊丝:MH-115T（1.6mm）；焊接电流：70~90 A。

　　原理：将补焊区域化为零，局部模拟传统补焊工艺的热处理环境，实施补焊。

　　焊接工艺0~35050℃下烘焙30～60min ，保持温度，随用随取；清洁母材表面，去除油污，打磨开裂或缺陷；用乙炔火炬将焊接部位局部加热至250℃开始左右补焊:电压20~26 V，焊丝与焊接面成45°，行进方向90°～80°，短弧操作，焊点的开始和终端在分层交错焊接时不能平整，每次焊长不得超过7.0mm；焊接后，立即用乙炔火炬加热焊道及周边区域，保持200~300的温度℃，30 s温度逐渐下降后，总保温时间可控制在1min内部；敲击焊接部位，消除应力集中； 室温后，清渣，打磨焊接部位。焊接部位的硬度可以达到HRC 56～60。焊接部位的硬度可以达到HRC 56～60。

　　优点：无需增加专项投资；适用于>2.0mm缺口补焊；现场模具可直接补焊。

　　缺点：焊工技术要求高，氩弧焊和乙炔焊经验丰富。

　　应用案例:2009年8月，我厂冲压车间有一套落料直剪模Cr12MoV镶块多处塌刃，导致钢板毛刺，影响激光拼接质量，急需维修。按常规工艺修理大约需要40个h。按照方案二维修，只用8h操作完成后，模具正常使用。

　　3. Cr12MoV比较焊接方案

　　本文介绍了两种补焊方案和传统方案Cr12MoV与焊接工艺相比，它具有以下优点：无需炉内预热和焊后热处理，避免长期高温加热造成的工件变形报废；可直接满足现场维护需要，节省大量维护时间，避免长期停机，这对于使用频率高、流水线作业的落料模维护具有重要意义。

　　就这两种方案而言，精密焊接精度高，热影响小，无榻榻、变形、咬边等。

　　就这两种方案而言，精密焊接精度高，热影响小，无榻榻、变形、咬边等。焊接效果略好于方案2，操作更方便。但方案2的改进工艺具有修复速度快的特点，焊接效果足以满足生产需要。此外，方案2对焊接设备没有特殊要求，应用范围更广，供各车间参考。

　　结语

　　Cr12MoV钢焊性能差，焊接时和焊接后容易出现再热裂纹和冷裂纹；在室温下引入精密焊接设备Cr12MoV镶块直接焊补，精度高，热影响小，焊缝结合度高。改进焊接工艺，采用专用焊丝，氩弧焊Cr12MoV镶块直接焊补，焊接效果满足生产需要，应用广泛。