Cr12MoV模具钢的补焊一直是模具行业的难题，因为它容易产生再热裂纹和冷裂纹。 传统的热焊接方法存在补焊工艺复杂、维修周期长、复杂工件或精密零件变形报废等问题。 本文分析了Cr12MoV钢的焊接性，并以冲压车间下料模具维修为背景，介绍了直接在生产现场进行Cr12MoV边缘补焊的两种解决方案，并客观比较了解决方案的效果和实用性。

我国汽车产量持续增长，生产节奏不断加快，效率提高。 这就要求其生产线上的模具能够保证产品的尺寸稳定性、运行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。 支撑模具制造业发展的基础是模具材料产业。 随着技术的引进和改进，模具材料发展极为迅速。 其中Cr12MoV模具钢淬透性好，热处理后具有较高的硬度、耐磨性和抗压强度。 常用于制造断面大、形状复杂、承受较大冲击载荷的冲裁模具。 其物理性能如表1所示。在冲裁模中，Cr12MoV钢的失效模式主要是切削刃的磨损和开裂，很容易导致钢板出现毛刺、下垂，甚至开裂，这使得钢板的性能受到影响。必须修复。 但Cr12MoV钢的焊接性能较差，特别是在生产现场条件下进行抢修焊补时，极易产生裂纹和剥落。 这是模具行业一直难以解决的问题。

Cr12MoV钢的焊接性分析

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

1.再热裂解。 反复加热时产生的裂纹常出现在熔合区和热影响区的粗晶区，具有沿晶断裂的特征。 Cr12MoV钢中的合金元素铬、钼、钒虽然在组织中形成碳化物，具有沉淀强化作用，提高淬透性和强度，但也增加了再热裂纹的倾向。

2、冷裂。 焊缝冷却到马氏体转变温度（200-300℃）以下时产生的裂纹一般在焊后一段时间后出现，且多发生在热影响区。

Cr12MoV钢焊接时会出现冷裂纹。 一方面是因为Cr12MoV钢中C、Cr含量很高，马氏体转变点很低，淬硬倾向大，淬透性高，形成又脆又硬的马氏体； 同时，晶格缺陷会导致硬化脆化冷裂纹。

另一方面，普遍存在的氢元素在焊缝金属中溶解和扩散。 热影响区的氢元素对裂纹过程起动力学促进作用，产生氢致裂纹。

Cr12MoV钢常规补焊工艺

目前常规的补焊工艺是热焊，使用成分与母材相似或熔合性能好的焊条，如R317、LKE-7、GRIDUR61和CARBO-6W等，必须烘烤200~350℃，30~60分钟，保持焊条干燥，减少氢源。

焊前应清除母材表面的油污、裂纹、气孔、夹渣等焊接缺陷。 缺口、坡口的形状要求尽可能规则、对称，以防止焊缝密集分布，避免应力集中。

Cr12MoV母材需在炉内预热至300~400℃。 焊接时注意控制层间温度。 中途停止焊接时，必须立即进行保温处理。 尽可能采用较低的电流并采用短弧焊，以减少母材的稀释率。 每道焊道的长度不应超过50毫米，焊条摆动幅度不应超过焊条直径的1.5倍。

焊接后敲击以消除应力。 将母材进行后加热并缓慢冷却至室温以除去焊渣。

Cr12MoV钢严格按照常规焊接工艺进行补焊可以获得较好的焊接接头。 但就目前的生产现状来看，该工艺还存在以下问题：工艺复杂，维护不便； 从焊前炉内预热到焊后保温炉冷却，整个工艺周期过长，严重影响批量生产模具的维护。 进步; 炉预热和炉冷却常常造成零件变形，导致二次加工甚至报废。

冲裁模Cr12MoV镶件质量技术要求

冲裁模具在生产过程中始终处于高频次冲裁状态，其承载载荷的变化十分复杂。 特别是修边刀片的切削刃在工作时承受较高的冲击载荷，每个工作循环的加载时间短，空载时间长。 它承受很大的挤压力、摩擦力和瞬时冲击力，工作条件极其恶劣。 因此，剪切刀片采用Cr12MoV高铬模具钢制成，其化学成分如表2所示。

为了改善Cr12MoV碳化物的不均匀性，对毛坯进行锻造并进行球化退火。

机械加工和钻螺丝孔后，精加工前需要进行热处理。 为了保证其高硬度和高韧性，采用一次硬化处理方法，即两级预热，1000-1050℃中温淬火，200℃低温回火。 具体工艺如图1所示。从热处理后的金相组织（见图2）可以看出，基体为回火马氏体和少量残余奥氏体，白色大颗粒为共晶碳化物，白色细小颗粒是二次碳化物。

最后，将镶件安装在模具上，钻出销孔，并进行 2D 精加工至所需尺寸（见图 3）。 刀片硬度要求为HRC58~62，淬硬层深度不应小于3.0mm，表面粗糙度应达到Ra0.16mm。

直接在模具上进行补焊的解决方案

从前面的分析中我们可以得到启示：解决Cr12MoV补焊的再热裂纹和冷裂纹，关键是要解决补焊过程中的热冲击问题，解决好热冲击问题。 可以在生产现场直接在模具上修复 Cr12MoV 镶件。

通过研究和实践，作者提出了两种在生产现场直接对模具进行Cr12MoV钢边缘补焊的解决方案，无需炉内预热和后加热。 下面将介绍这两种现场焊接解决方案，并与传统焊接工艺进行比较。

1、方案一：常温精密补焊

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：精密补焊主要利用设备的充电电容以10-3～10-1s的周期和10-6～10-5s的超短时间进行放电。 等离子状态的熔融金属以冶金方式转移。 它到达工件的表层，与基体金属产生合金化作用，并扩散渗透到工件的内部。

焊接工艺：焊前将焊丝在250~350℃烘烤1小时，保持此温度，根据需要取出； 清洁母材表面，去除油污，打磨裂纹或缺陷，无需预热； 利用脉冲点焊修复坡口，并可连续焊接。 焊接后，无需对焊接部位进行敲击以消除应力。 采用风扇直吹和强制风冷。 达到室温后，清理焊渣并对焊件进行抛光。 焊接部位硬度可达HRC58~60。

优点：该方案补焊精度高，起弧电流和时间可精确控制，克服了补焊过程对工件的影响，保证输入能量仅够焊丝间熔合与工件接触，热影响区极小，焊缝结合度高，特别适合2.0mm以下间隙的补焊； 焊接设备体积小、重量轻、移动方便，可直接在现场模具上进行修复。

缺点：需要引进高精度冷焊机和专用焊丝，增加投资。

2.选项2：在常规补焊热处理环境中模拟氩弧焊

第二种解决方案的想法是将其分成多个部分并控制受热影响的区域。

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

原理：将补焊区域打散，部分模拟常规补焊工艺的热处理环境，实施补焊。

焊接工艺：焊前将焊丝在250-350℃烘烤30-60分钟，保持此温度，根据需要取出； 清洁基材表面，去除油污，打磨裂纹或缺陷； 使用乙炔焊枪将焊接零件局部加热到250℃左右，开始补焊：电压20～26V，焊丝与焊接面成45°，行进方向90°～80°，短弧作业，分层交错焊时焊点首尾不能平齐，每次补焊长度不得超过7.0mm； 焊后立即用乙炔焊枪对焊道及周围进行加热保温，保持温度在200~300℃，30秒后逐渐降温。 总保温时间可控制在1分钟以内； 敲击焊接部位，消除应力集中； 达到室温后，清理焊渣并打磨焊件。 焊接部分硬度可达HRC 56~60。

优点：无需额外的专项投资； 适用于>2.0mm间隙的补焊； 可直接在现场模具上进行补焊。

缺点：对焊工的技术要求比较高，需要对氩弧焊和乙炔焊都有丰富的经验。

应用案例：2009年8月，我厂冲压车间，直剪冲裁模一套Cr12MoV镶件出现多处崩角，导致钢板出现毛刺，影响激光拼焊质量，需紧急处理修理。 按照常规技术修复大约需要40小时。 我们按照方案2进行维护，仅用了8个小时就完成了工作。 目前模具使用正常。

3、Cr12MoV焊接方案比较

与传统的Cr12MoV焊接工艺相比，本文介绍的两种补焊方案具有以下优点：无需炉预热和焊后热处理，避免了工件因长期高温加热而造成的变形和报废； 可直接满足现场维护需求，节省大量维护工时，避免因维护而导致线路长期停运问题。 这对于使用频率高的冲裁模具和流水线作业的维护尤为重要。

就这两种方案而言，精密补焊精度高，热影响区小，无滞后、变形、咬边等现象。 焊接效果比第二种方案稍好，操作也更方便。 然而，第二种方案的改进工艺具有对于较大间隙修复速度快的特点，而且焊接效果足以满足生产的需要。 另外，方案二对焊接设备无特殊要求，适用范围更广，可供各车间参考使用。

结论

Cr12MoV钢焊接性能较差，焊中及焊后易产生再热裂纹和冷裂纹； 引进精密焊接设备，可实现Cr12MoV镶件在常温下直接焊补，精度高、热影响小、焊缝结合力高。 通过改进焊接工艺并采用专用焊丝，可利用氩弧焊完成Cr12MoV镶件的直接焊补。 焊接效果满足生产需要，适用范围广泛。