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焊補製程研發分享

案由:○○模具公司要求協助焊補SKD11材之汽車模具,重點在於如何避免焊補後開裂。

背景詳述：

○  ○模具公司是一家專營汽車模具製造廠,此番模具焊補導因於Buyer設變,因先前曾因設變須修改模具,且模具經焊補後上線使用即開裂,這也是要求協助主要目的。

本套模具使用SKD11材,經機械加工成型後,再經熱處理硬化,經試模後應客戶要求設變,所以必須進行焊補修改，模具屬於異形,尺寸大約200X250X400*1套。

先前焊補開裂原因研討：

以經驗推演焊補開裂原因,以本案SKD11材為例，應該有二個主要程序沒做或沒做好才會引發焊補後的開裂，焊補前的模具預熱温度、時間的掌控,焊補後的應力消除温度、時間的控制是最大影響參數。再因SKD11焊材是高碳高合金空冷硬化鋼,其硬化效能相當優良, 若是前述的預熱、後熱程序不確實,會在焊補介面處微裂,再經上線使用即引發大規模開裂。據筆者所知,坊間補模廠鮮少有預熱更惶論後熱；因為根本沒有加熱爐設備,頂多用瓦斯爐和耐火棉,對於大型模具幾乎束手無策。

本案焊補製程設計：分兩部份,一是焊補處是刀口作動用途,另一焊補處非刀口作動用途。

首先以焊補處須要刀口作動用途設計製程

將整套預焊補模具先進行完全退火850℃X5H爐冷→插溝開糟→預熱350℃X5H→焊補→應力消除600℃X6H→再進行熱處理硬化→完成。

再就焊補處不須要刀口作動用途設計製程

直接插溝開糟→預熱350℃X5H→焊補→應力消除500℃X6H→完成。

這兩個製程設計不同處在於,一個進行退火另一個沒退火,有退火製程必須再進行淬火+回火之後續硬化處理。差異處在於先經退火再進行接續製程的幾乎沒有硬度差；也就是說焊補區與未焊補區之介面硬度是相同的。另一個未經退火即進行指定焊補製程的,其焊補區與未焊補區之介面,因焊補進行中的焊珠溶液熱影響會有少許之硬度降低。

前述之二套製程須考慮的參數有,交期、品質、用途、價格,它的利弊對應關係必須在製程前先決定好再作為。

焊補參數建議：

TIG焊接條件：焊條直徑2.4mm,電極直徑2.4mm,焊接電流200A,電弧長度4.8mm 。焊補運棒採用後退法，焊槍與工件物之工作角度75度±5度。

採用串珠式熔焊：每熔焊一段50mm即用銅鎚打實,可確保無孔隙，注意事項：再提醒焊補的預熱須落實,焊補後的應力消除必須在補模完成即刻進行；不可任其放冷,否則將有冷卻微裂的危險。插溝開槽完成,須確實清除溝槽內之雜物；若殘存油漬、鐡屑、銹層將會影響其熔合效果。

結論：

也因此再一次推演,本案提案公司先前曾有補模後上線即開裂,原因在於整套焊補製程及細節未落實而導至最終的開裂, 截至目前僅憑該公司廠長口述,並未接觸失效件因此以推演結案。

                                                 謝朝陽