[发明专利]废旧模具电磁堆焊修复和表面改性方法与设备

权利要求书

1.废旧模具电磁堆焊修复和表面改性方法，其特征在于包括以下步骤：

a.对废旧模具进行清洁，包括除锈、除脏污、除油、清除钢屑和刨去裂纹缺陷；

b.对上述清洁过的废旧模具进行焊前预热至350℃～650℃，时间为30min～240min；

c.采用电磁控制脉冲射流气体保护堆焊工艺，对所述废旧模具需修复或表面改性的部位进行堆焊；

d.堆焊完成后，将所述废旧模具立即送入300℃～600℃烘炉中保温30min～60min，然后，对所述废旧模具所在的环境每小时降低80℃～120℃，并逐渐降低至室温，取出；

e.再将经过步骤d处理后的废旧模具堆焊部位进行机械加工，使表面平整，满足模具尺寸要求；

f.对经过步骤e处理后的废旧模具表面进行处理和清理，去毛边，打磨或者抛光，达到模具所需的技术要求。

2.根据权利要求1所述的废旧模具电磁堆焊修复和表面改性方法，其特征在于所述电磁控制脉冲射流气体保护堆焊工艺中，脉冲峰值焊接电流：300～550A，脉冲基值焊接电流：200～400A，脉冲时间：5～15ms，励磁电流：0～10A，励磁频率：0～20Hz，焊丝直径：0.8～2.4mm。

3.根据权利要求1或2所述的废旧模具电磁堆焊修复和表面改性方法，其特征在于：在模具的基体上(19)形成功能层(21)，或者梯度功能层(20)和(21)。

4.实现权利要求1、2或3所述方法的废旧模具电磁堆焊修复和表面改性设备，包括励磁设备、辅助加热设备、励磁电源(10)和焊接电源(11)，其特征在于：

所述励磁设备为设于支架(4)上的轴对称、圆环结构的电磁搅拌励磁线圈(3)；在电磁搅拌励磁线圈(3)的支架(4)的端部设有与焊炬(7)相连的夹持锁紧机构，所述夹持锁紧机构将励磁线圈(3)固定在焊炬喷嘴(6)上，且与焊炬(7)同轴，使励磁线圈(3)与工件(1)有一定距离的自由调节度；所述支架(4)内装有水冷系统；励磁电源(10)为时变或恒流电源；焊接电源(11)为数字逆变焊接电源；

所述辅助加热设备是采用工业人工煤气或天然气，火焰加热喷枪(12)与焊炬(7)通过连接定位支架(2)相连，位于焊接正方向焊炬(7)的前方，在焊接过程中起到焊前预热的作用。

5.根据权利要求4所的废旧模具电磁堆焊修复和表面改性设备，其特征在于：所述电磁搅拌励磁线圈(3)带有导磁铁芯(5)；所述导磁铁芯(5)活动安装在电磁搅拌励磁线圈(3)中，可以自由调节其在励磁线圈中的位置直至全部从线圈中去除；所述导磁铁芯(5)端部的形状可设计为漏斗型、直桶型、圆锥型或曲面型，导磁铁芯(5)的下端面形状收缩，以便于磁力线更集中作用于焊缝。

6.根据权利要求4所述的废旧模具电磁堆焊修复和表面改性设备，其特征在于：所述带励磁线圈的焊炬(7)可以与另一个相同种类的焊炬，或其它种类的焊炬同时工作，形成双丝或复合堆焊方式。

7.根据权利要求5所述废旧模具电磁堆焊修复和表面改性设备，其特征在于：所述电磁搅拌励磁线圈(3)和导磁铁芯(5)直接与焊炬喷嘴(6)集成为一体，采用绝缘材料使焊炬喷嘴(6)的外壁与线圈的线匝保持绝缘状态，导磁铁芯(5)内建有水冷系统，并通过焊炬喷嘴(6)内部构建的水冷系统进行双向冷却，使焊矩、导磁铁芯和励磁线圈均处于良好的工作状态。

8.根据权利要求5所述的废旧模具电磁堆焊修复和表面改性设备，其特征在于：所述电磁搅拌励磁线圈(3)的支架(4)和导磁铁芯(5)内的水冷系统采用盖板式矩形脉冲形冷凝水流模式，支架(4)和导磁铁芯(5)内设有水流沟槽(13)和错开排列的两排水流隔壁(15)，两排水流隔板(15)分别与水流沟槽(13)两侧的外挡板(14)相连。

9.根据权利要求3所述的废旧模具电磁堆焊修复和表面改性设备，其特征在于：所述焊炬喷嘴(6)内的水冷系统采用盖板式螺旋形冷凝水流流动模式，焊炬喷嘴壁(17)内设计有螺旋状的螺纹水流沟槽(18)，结合焊炬喷嘴挡板(16)形成了焊炬喷嘴内全方位的冷凝水通道，使冷凝水围绕焊炬喷嘴呈螺旋形流动，到达焊炬喷嘴的端部，焊炬(7)不变形。