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机床铸件缺陷修复技术的研究与分析
   通过对几种传统焊补工艺在机床铸件缺陷处的修补结果,分析机床铸件修复结果不佳的原因。通过对铸造缺陷修补机在机床铸件的修复结果的研究,确定一种确实可行的在机床铸件上修复的新技术及其工艺。

    1、传统焊补工艺的焊补结果及分析

    材质HT200,导轨缺陷处面积S<1000mm2,深度h<8mm。热处理状态:3件未进行表面淬火,1件已表面淬火。用镍基焊粉F103,电弧焊用铸铁焊条:Z308、Z248。      2.1.2喷焊设备,电弧焊设备,镍基焊粉F103(C≤0.15  8.0<Cr<12  2.5<Si<4.5   1.0<B<1.7  Fe≤8 其余Ni),铸铁焊条:Z308,Z248。

    1.1   喷焊        按喷焊工艺执行,将导轨面预热至150℃以上,完成初步焊粉的喷涂后,将喷涂面加热至900℃-1200℃以上,使焊粉熔化后形成平整面。由于预热及加热时间长,工件受热面积较大,热应力较大,比电弧焊更容易产生裂纹,同时线收缩产生裂纹倾向更大。由于裂纹倾向受喷焊时间、喷层厚度等因素影响,缺陷大小受到一定限制,而且焊补的缺陷需清理干净,由于喷粉中含Fe量比例较高,形成的喷层较电弧焊与母材的颜色更相近。但因具有一定量的Ni,所以无法与母材颜色更接近,焊补后可以进行机械加工。

    1.2  电弧焊      用铸铁焊条Z248进行焊补,焊补工艺分两种,第一种:焊前预热至550℃-650℃,焊补后保温5-8小时;第二种:工件焊前不预热,焊后保温3-4小时。两种方法均易出现裂纹、硬点,焊补后不容易进行机 械加工。焊条价格便宜。     用镍基铸铁焊条Z308焊条焊补,焊层与焊层之间应停顿冷却至60℃以下,焊补区少气孔、裂纹产生,机械加工性良好,结合强度高、无脱落现象,由于机床导轨加工后吸油及焊条吹力的影响,易产生咬边、形成“焊补痕迹”,焊补区颜色与母材有很大区别,而且焊条价格昂贵。

    1.3  结果分析      传统的喷焊、电弧焊工艺,焊补后易产生裂纹,工件易受热变形,容易出现二次气孔,焊补处金属颜色与母材差异大是其共同的特点,这也是传统焊补工艺不能彻底解决机床导轨缺陷修复的根本原因。

    2、铸造缺陷修补胶的修补效果及分析:

   现在企业中使用的填补剂种类繁多,质量也相差甚远,本文仅以能满足铸造质量标准要求的填补剂的实验结果为依据(选用奥可牌铸造缺陷修补胶中的AK01-2及AK01-2B两种型号)。

    2.1、施胶前的表面处理:

    未经过加工的HT250试块两个(100X100 X50)表面有¢2-¢10mm的气孔、砂眼若干;经过加工的HT250试块两个(100X100X50),表面粗糙度为3.2   ,有¢2-¢10mm的气孔砂眼若干。首先用电动工具或铲削工具去除砂子及氧化皮,再用丙酮清洁表面。

    2.2、调胶及涂胶:

    未加工表面的缺陷填补,应选用非加工表面缺陷修补胶(AK01-2),按2:1的重量或体积比例分别取A胶2份,B胶1份,充分混合均匀(按一个方向搅拌)用专用调胶刀或硬橡胶将胶用力刮平,注意孔洞内空气的排除,所调胶体应在30-40分钟内用完;加工面的缺陷填补,应选择加工面缺陷修补胶(AK01-2B)按说明书上的规定比例,将A、B胶体调均,在涂胶过程中,应注意与表面平整及基准面的保护。

    2.3、效果检测与分析:

    12小时后,将未加工的试块进行抛丸处理,未见脱落、表面状态及颜色与基准面接近;12小时后将加工过的试块重新进行车削及铣削,未见脱落、颜色与加工表面接近。

    2.4、结论:

    所试验胶种可以满足喷丸、喷砂、车、铣、铇、磨不脱落的要求,既可以满足性能方面的修补要求;颜色与基体面接近,不能满足严格的色差要求,胶体属非金属,需得到客户的认可,但修补成本低,使用方便,效率高,也已逐步成为一种广泛的修补方法。

    3、铸造缺陷修补机的焊补效果及分析:

    3.1  试棒的制作与分析      准备一根Φ30mm×200mm的试棒,材质为HT250,表面粗糙度为Ra0.8,在表面钻4-5个Φ5mm深3-4mm的孔,用AKZQB-2000C型铸造缺陷修补机进行焊补,补材选用0.8#、厚度为0.25mm的金属片及厚度为0.4mm的HT250铁屑。将焊补处进行打磨、抛光,制作金相分析试片,金相组织如图1、图2。图1左边为母材HT250,右边为0.8#补材,图2左边为母材HT250,右边为HT250铁屑补材。焊补处未见明显分界线、过渡区域微小、焊补点附近未见碳化物析出、焊补处金属组织致密,未见裂纹的产生。焊补点附近及整个试棒常温,焊补点金属颜色与母材相同,补材为0.8#的焊补点比母材更致密,补材为同材质的焊补点与母材致密度相同,金相组织分析:无裂纹、周边金相组织未改变、无内应力,未出现硬化、软化现象。

    3.2导轨缺陷的焊补效果及分析

    材质:HT200;热处理状态:表面淬火2件,硬度50—56HRC;未进行表面淬火2件,硬度170-230HB,缺陷Φ1-Φ6mm;深3-4mm缺陷数个。AKZQB-2000C型铸造缺陷修补机,补材为0.8#、Φ0.8mm的金属丝及HT200材质的铁屑。

    焊补效果及分析:宏观检测,焊补点金属颜色与母材相同,无咬边、无烧痕,焊补点附近及整个制件常温。用30倍放大镜及硬度计现场检测焊补情况,结果显示:无明显分界线,焊补点金属致密、无裂纹、无砂眼,0.8#补材焊补点硬度180-220HB,HT200补材焊补点硬度210-240HB,未淬火导轨面焊补点附近,硬度HB160-210。淬火导轨焊补点附近硬度51-56HRC,未见退火、软化现象,经探伤剂检测合格。可以进行机械加工,焊补处金属颜色与母材相同,满足加工面缺陷修复的品质检测要求。

    4、结论:

    4.1传统的喷焊、电弧焊等工艺,对铸件的缺陷修复存在着一定的局限性,喷焊的可加工性良好,但易产生裂纹、热变形、退火等现象,颜色与母体差别大,为机械结合,结合强度相对电弧焊低一些。电弧焊的焊补效果与选择焊条有直接关系,Z308的可加工性及裂纹的不产生性良好,但焊补痕迹及颜色与母体的差异难已消除,且价格高。传统焊补工艺中铸件的焊前升温及焊后保温也给大铸件的焊补造成了一定的不便。铸造缺陷修补胶使用方便,价格低,效率高,但属于非金属,颜色无法达到完全一致,不适宜对颜色要求严格的铸件。

    4.2利用铸造缺陷修补机对铸造件的缺陷进行修复,铸件在修复过程中,不升温、不变形、无裂纹 产生、焊补点金属致密,不产生硬点、无退火现象,可以进行任何机械加工。补材的选择不受材质的制约,通过不同材质补材的选择,可以达到焊补点性能、颜色与母体上的统一。补材与母体为冶金结合,结合强度高,不会产生脱落焊补质量符合铸件产品的质检标准,是值得广泛推广的一种新技术。但铸造缺陷修补机的焊补范围为Φ1.5-Φ1.2mm焊补点反复熔化堆积的过程,在大面积缺陷修补过程中,修复效率是制约其广泛推广应用的唯一因素。对于大缺陷,推荐传统焊补工艺与铸造缺陷修补机的复合应用。

 

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