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作品名称：冷作模具
学校名称：哈尔滨师范大学
参赛队伍：冷作模具
队伍编号：222152
参赛学生：杜泓瑶
指导老师：崔宁
投票日期：2025年10月10日 00:00->2025年12月15日 00:00
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详细说明

在现代制造业中，冷作模具因长期承受高应力、强摩擦，刃口极易磨损、崩裂，导致模具报废率居高不下，修复成本高昂且效率低下。本项目研发的冷作模具刃口修复焊条，创新性地采用多元合金梯度配方，融合纳米碳化钨增强相及自应力调节技术，可实现对模具刃口表面微纳米级精准修复。焊条通过独特的冶金结合工艺，能使修复层硬度达 HRC62-65，与基体结合强度超 800MPa，有效解决传统修复材料存在的结合不牢、耐磨性差等问题。经实测，使用本焊条修复后的模具，使用寿命提升 3 倍以上，修复效率提高 40%，且成本降低 50%。产品广泛适用于汽车、航空航天、精密机械等领域，市场潜力巨大，将为冷作模具修复技术带来革命性突破，助力制造业降本增效，推动绿色制造发展。

本项目围绕冷作模具修复材料开展攻关，成功研制出一款兼具高硬度与卓越抗裂性能的冷作模具修复焊条。团队通过大量对比试验，系统确定了焊条的药皮组成成分、最佳焊接工艺参数及热处理规范。经测试，该焊条堆焊工艺性能稳定可靠，堆焊金属的综合力学性能优异，完全能够满足冷作模具的实际使用要求。在材料性能优化方面，我们通过调整焊条合金体系，显著提升了焊条的抗裂纹能力与耐磨性能；创新性地在焊缝金属中添加细化晶粒合金元素，实现晶粒细化，进一步增强了材料的硬度与耐磨性。借助金相组织分析、扫描电镜观察以及 X- 射线衍射技术，明确了合金体系的微观组织为针状马氏体、碳化物与少量残余奥氏体的合理搭配。

此外，团队深入探究了 Cr、Ni、稀土等合金元素对堆焊层硬度、耐磨性及抗裂性的影响机制。经耐磨粒磨损性能与抗裂性试验验证，使用本项目研制的冷作模具修复焊条堆焊后，堆焊层硬度可达 55HRC 及以上，且在不预热条件下，焊后堆焊层无冷、热裂纹产生，同时具备良好的耐磨性与冲击韧度，是冷作模具修复的理想焊接材料。