S136模具钢的焊接工艺与修复方法

 

S136模具钢作为一种高耐腐蚀性、高抛光性的模具材料，在模具制造和生产过程中，可能因磨损、裂纹或加工缺陷需要进行焊接修复。由于S136钢材含铬量高，焊接过程中容易出现裂纹、硬度不均或焊缝腐蚀等问题。因此，焊接和修复S136模具钢需要特殊的工艺和严格的操作流程，以确保修复后的模具性能不受影响。

 

1. 焊接前的准备工作

1.1 清理和预热

清洁焊接区域：

使用丙酮或酒精清洁焊接区域，去除表面油污和氧化层，避免杂质进入焊缝。

打磨处理：

将焊接处打磨至金属光亮状态，可使用砂轮或喷砂处理，确保焊接区表面粗糙度适中，利于焊接熔合。

预热处理：

预热温度控制在200-250°C，可有效减少焊接应力和裂纹倾向。厚壁模具或大尺寸模具建议预热至300°C。

2. 选择焊材

推荐使用与S136模具钢相匹配的焊接材料，如TIG焊丝或激光焊丝。常用焊材包括：

 

S136专用焊丝（Cr含量接近14%）

308L或309L焊丝（用于不锈钢焊接）

模具焊丝品牌：UDDEHOLM或ASSAB原厂配套焊丝

确保焊丝的成分与母材一致，以避免焊接后硬度过低或耐腐蚀性下降。

 

3. 焊接工艺

3.1 焊接方法选择

TIG焊接（钨极惰性气体保护焊）：常用于精密模具修复，焊缝细小，焊接质量高。

激光焊接：适用于小范围微裂纹修复或表面缺陷修补，热输入低，精度高。

电弧焊（MMA）：多用于大型模具裂纹修补，但需注意控制电流，避免高温导致变形或开裂。

3.2 焊接参数设置

电流：中等电流（根据焊丝直径调整），焊接过程中避免电流过大，以免产生过热裂纹。

焊接速度：缓慢均匀，采用短弧焊接，分层多道焊，避免一次堆焊过厚。

气体保护：采用纯氩气或氩气混合气体进行保护，防止焊缝氧化和气孔产生。

4. 焊后热处理

消除应力回火：焊接后需进行回火处理，温度控制在200-300°C，保持2-3小时，有助于缓解焊接应力，防止裂纹扩展。

硬度恢复回火：针对焊接硬度下降问题，需进行二次回火，温度设定在500-550°C，保持1-2小时，使焊接区域硬度接近母材水平（HRC 48-52）。

5. 修复方法

5.1 裂纹修复

对裂纹进行开槽处理，采用U型或V型坡口，坡口角度为60-90°。

焊接时从坡口底部逐层堆焊，确保焊道填满并与母材良好熔合。

5.2 塌陷或磨损修复

使用激光或TIG焊补填充磨损区域，再通过打磨和抛光恢复原始尺寸和表面光洁度。

5.3 填补气孔或夹杂物

气孔或夹杂物较小时，可使用局部打磨和再抛光方式处理；较大缺陷需开槽补焊后重新加工。

6. 焊接质量检测

超声波探伤（UT）：检测焊接内部缺陷，如气孔、未熔合或裂纹。

磁粉探伤（MT）：检查焊缝表面缺陷，确保表面无裂纹或夹杂物。

硬度测试：检测焊缝及热影响区硬度，确保焊后硬度达到HRC 45-50以上。

7. 常见问题及解决方法

问题 原因分析 解决方法

焊接裂纹 预热不足或冷却过快 提高预热温度，缓慢冷却

硬度不均 焊丝成分不匹配或焊后未回火 选择合适焊丝，焊后回火处理

气孔 气体保护不足或焊接区油污未清除 提高气体保护流量，清理焊接区域

焊缝腐蚀 铬元素烧损或焊丝成分偏差 使用高铬焊丝，多道薄层焊

变形 热输入过大，冷却不均匀 分段焊接，焊后缓慢冷却

8. 结论

S136模具钢焊接和修复工艺需要严格的操作流程和合理的焊材选择。通过精确的焊接参数控制、焊后热处理以及焊接质量检测，可以有效修复模具缺陷，恢复模具的耐磨性和耐腐蚀性能，从而延长模具使用寿命，降低生产成本。