[发明专利]一种热作模具裂纹修复装置及修复方法

说明书

本发明涉及一种热作模具裂纹修复装置及修复方法，属于模具裂纹修复领域。该装置包括高温扩散系统、脉冲电流发生系统及模具工装夹具。本发明通过高温加压使得裂纹间隙减小甚至压合，通过组织蠕变和元素扩散愈合裂纹。同时辅助电流可自行有效的检测裂纹萌生及扩展位置，可控的注入能量愈合微裂纹，合适的真空扩散工艺参数获得优良的裂纹修复质量和成功率，此修复方法可以作为热作模具裂纹修复和寿命提升的新方法，具备广泛适用性和环保经济性。

技术领域

本发明属于模具裂纹修复领域，特别是涉及一种热作模具裂纹修复装置及修复方法。

背景技术

热作模具承受着周期加载与冷热温度的变化，产生的热疲劳或者热机械疲劳现象致使热作模具裂纹破坏是主要的失效形式。热作模具的使用寿命由于裂纹的萌生和扩展受到制约，针对裂纹的修复与延长裂纹扩展时间有重要的工程、经济意义。

对于热作模具裂纹修复和延长寿命而言，以往的主要方法有热处理法、表面处理法、裂纹补焊等。如专利CN105252203A，2016-01-20.中提到的使用TIG补焊法旨在修复肉眼可见、尺寸较大的裂纹，焊接产生的残余应力和氧化层还需消除，且零件还需进一步机加工；专利CN104673974A，2015-06-03.主要旨在原材料的准备上，通过控制组织转变提升热作模具的韧性，降低材料裂纹扩展；专利CN104962723A，2015-10-07.是借助微胶囊粘合剂，使用激光冲击强化实现表面组织致密和裂纹修复；专利CN104439887A，2015-03-25.利用的尖端放电理论修复一定尺度的裂纹，但针对大尺寸效果差且焊接出组织变化梯度大，同时其设计装置仅适用于薄板。这些方法容易对热作模具本身产生附加影响，更多的用于表面裂纹的处理而提升使用寿命，不具备广泛适用性和环保经济性。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的是提供一种热作模具裂纹修复装置及修复方法，该方法不仅可以用于表面裂纹的处理而提升使用寿命，且具有广泛适用性和环保经济性。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种热作模具裂纹修复装置，包括高温扩散系统、脉冲电流发生系统及热作模具装夹装置；所述热作模具装夹装置与脉冲电流发生系统相连接，并放置于高温扩散系统中。

进一步的，所述高温扩散系统包括真空系统、加热系统、冷却系统、液压压力机、控制系统及扩散炉体；所述脉冲电流发生系统包括脉冲发生器、放电模块、充电模块、放电采集模块和PLC控制模块；

所述脉冲发生器、放电模块与热作模具装夹装置串联形成放电电路，充电模块与脉冲发生器并联在所述放电电路中，所述放电采集模块连接在所述放电电路的支路上，所述PLC控制模块分别连接放电模块、充电模块和放电采集模块；所述热作模具装夹装置放置于扩散炉体中，正对扩散炉体顶端的液压压力机的中心；所述扩散炉体分别连接真空系统、加热系统、冷却系统和控制系统；所述控制系统分别连接真空系统、加热系统、冷却系统及液压压力机；所述扩散炉体提供密封的环境。

进一步的，所述热作模具装夹装置包括绝缘陶瓷、导电石墨和石墨电极；所述两导电石墨之间固定需要修复的热作模具，且外侧各设置一所述绝缘陶瓷，所述导电石墨上连接有石墨电极；所述热作模具的型面与导电石墨形状互补；绝缘陶瓷两端凸台与液压压力机压头、扩散炉体底座配合定位。

进一步的，所述绝缘陶瓷、导电石墨及石墨电极通过螺栓、螺母固定为一体，所述绝缘陶瓷的螺钉孔之上使用陶瓷片绝缘螺栓所带的电流，所述螺栓的下端压在石墨电极上。

一种热作模具裂纹修复方法，具体步骤如下：

a.通过所述高温扩散系统调控热作模具修复需要的温度及真空度，通过所述液压压力机对热作模具施加压力，并严格控制温度及压力；

b.根据所述热作模具无损探伤的裂纹长度或深度结果确定脉冲电流密度，从而设定所述脉冲电流发生系统的充电电压；