摘要：通過鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī)在灰鐵250、球鐵50及鋁合金101三種材質(zhì)試塊上焊補(bǔ)效果的顯微分析，以及對3件HT250發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、3件ZL101發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缺陷滲漏的焊補(bǔ)效果檢測，說明鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī)在灰鐵、球鐵、鋁合金三種材質(zhì)上的焊補(bǔ)效果滿足性能要求，是一種值得推廣的新技術(shù)。
說明：由于我國鑄造廢品率遠(yuǎn)高于日本、歐盟等發(fā)達(dá)國家，于是鑄件挽救工程在我國就顯得尤為重要。世界第一臺(tái)專用于修復(fù)鑄件缺陷的設(shè)備在1999年誕生于中國北京奧宇可鑫公司，經(jīng)過近五年的長時(shí)間跟蹤研究，從用戶使用的宏觀效果的反饋及微觀的實(shí)驗(yàn)室分析，我們認(rèn)為此項(xiàng)新技術(shù)已發(fā)展成熟，希望將我們的研究成果與廣大鑄造界朋友共同分享，為鑄件挽救工程盡力。
關(guān)鍵詞：缺陷;焊補(bǔ);鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī);灰鐵;球鐵;鋁合金;發(fā)動(dòng)機(jī)缸體
Analysis and Application of Repairing The Casting Defect to The Engine With The
Repairing MachineZong shun wang1，Xing jiu peng2
(Beijing Aoyuksin Surface Engineering Technology
CO., LTD Beijing 101400)
Keywords：defect; welding; Cast the blemish to repair the machine; Gray iron;
Magnesium iron;Alumiunm metel alloy; cylinder body
1 試塊的制做與分析：
1.1 灰鐵試塊的制做與分析
材質(zhì)：HT250、數(shù)量：1塊、尺寸：長×寬×厚為80mm×20mm×10mm，在100mm×20mm平面上鉆Ф2-Ф6mm、深3-6mm的孔3個(gè)，補(bǔ)材選擇材質(zhì)為HT250、厚度為0.4mm左右的車屑，設(shè)備選擇鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī)第五代產(chǎn)品AKZQB-2000C型進(jìn)行焊補(bǔ)。
(1)宏觀檢測：焊補(bǔ)后基體溫度升高≤5℃，經(jīng)磨床磨削表面達(dá)粗糙度Ra0.6時(shí)目測：顏色與基體一致、無焊補(bǔ)痕跡、無裂紋，用手提硬度計(jì)檢測硬度：基體硬度為HB165-178，焊補(bǔ)點(diǎn)硬度為HB175-187。
(2)金相分析：對焊補(bǔ)點(diǎn)進(jìn)行拋光、浸蝕，制做金相分析試片3塊，經(jīng)250倍放大后，金相組織如圖a：左邊為基體HT250、右邊為補(bǔ)材HT250，焊補(bǔ)點(diǎn)組織改變率≤8%，中間區(qū)域?yàn)檫^渡區(qū)，過渡區(qū)內(nèi)有部分滲碳體出現(xiàn)，實(shí)際寬度在0.1-0.2mm之間。
(3)結(jié)論：試塊在焊補(bǔ)過程中始終處于常溫狀態(tài)，焊補(bǔ)點(diǎn)與基體金相組織基本上未有變化，熱影響區(qū)≤0.2mm，機(jī)械加工后焊補(bǔ)點(diǎn)顏色與基體相同，無裂紋、無焊補(bǔ)痕跡、無焊補(bǔ)硬點(diǎn)。
1.2 球墨鑄鐵試塊的制做與分析：
材質(zhì)：QT50、數(shù)量：1塊，尺寸：長×寬×厚為100mm×20mm×10mm，在100mm×20mm平面上鉆Ф2-Ф6mm、深3-6mm的孔3個(gè)，補(bǔ)材選擇材質(zhì)為QT50、厚度為0.4mm左右的車屑，設(shè)備選擇鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī)第五代產(chǎn)品AKZQB-2000C型進(jìn)行焊補(bǔ)。
(1)宏觀檢測：焊補(bǔ)后基體溫度升高≤5℃，經(jīng)磨床磨削表面達(dá)粗糙度Ra0.6時(shí)目測：顏色與基體一致、無焊補(bǔ)痕跡、無裂紋，用手提硬度計(jì)檢測硬度：基體硬度為HB170-180，焊補(bǔ)點(diǎn)硬度為HB183-195。
(2)金相分析：對焊補(bǔ)點(diǎn)進(jìn)行拋光、浸蝕，制做金相分析試片3塊，經(jīng)250倍放大檢測：金相組織如圖b：左邊為基體QT50、右邊為補(bǔ)材QT50，焊補(bǔ)點(diǎn)組織改變率≤5%，中間區(qū)域?yàn)檫^渡區(qū)，有大量未改變的球狀石墨體存在，滲碳體的出現(xiàn)數(shù)量很少，實(shí)際寬度在0.1-0.2mm。
(3)結(jié)論：試塊在焊補(bǔ)過程中始終處于常溫狀態(tài)，焊補(bǔ)點(diǎn)與基體金相組織基本上未有變化，焊補(bǔ)點(diǎn)周圍熱影響區(qū)≤0.2mm，機(jī)械加工后焊補(bǔ)點(diǎn)顏色與基體相同，無裂紋、無焊補(bǔ)痕跡、無焊補(bǔ)硬點(diǎn)。
1.3 鋁合金試板的制做與分析
材質(zhì)：ZL101、數(shù)量：1塊、尺寸：長×寬×厚為80mm×20mm×5mm，在80mm×20mm平面上鉆Ф4mm、深4mm的孔3個(gè)，補(bǔ)材選擇材質(zhì)為Ф3mm的ZL101鋁焊絲，設(shè)備選擇有色金屬缺陷修補(bǔ)機(jī)AKZQB-2000D。
(1)焊補(bǔ)參數(shù)：頻率800HZ、弧比55%、幅度60%、轉(zhuǎn)速85%，使用高純度氬氣。
(2)宏觀檢測：基體溫度升高≤2℃，無變形、無塌陷，經(jīng)銑削表面粗糙度達(dá)Ra0.8時(shí)，目測：顏色與母體一致，無焊補(bǔ)痕跡，二十倍放大鏡檢測無裂紋。
(3)金相分析：制做分析試片，用400倍顯微鏡觀測：金相組織如圖C，熱影響區(qū)寬度微小，只跨越3—4個(gè)晶粒，晶粒大小與母體相近，未出現(xiàn)明顯粗大現(xiàn)象，熱影響區(qū)內(nèi)樹枝狀晶粒已由母體的硅相處開始生長且細(xì)小均勻。
(4)結(jié)論：補(bǔ)材與母體在焊縫區(qū)內(nèi)已相互結(jié)晶、連續(xù)生長、互相滲透、無明顯分界區(qū)域，母體組織未出現(xiàn)破壞現(xiàn)象。
2 實(shí)物鑄件的缺陷焊補(bǔ)效果與分析
2.1 鑄鐵發(fā)動(dòng)機(jī)缸體滲漏缺陷的焊補(bǔ)效果及分析
材質(zhì)：HT250，數(shù)量：3件，新品發(fā)動(dòng)機(jī)在質(zhì)檢過程中發(fā)現(xiàn)水腔壁、油腔壁及配合面上有氣孔、砂眼，并伴有滲漏現(xiàn)象，缺陷直徑大約在Ф1-Ф10mm左右，缺陷所在位置壁厚4—12mm，補(bǔ)材選擇08#、厚度為0.2mm的金屬片及厚度為0.4mm左右的HT250車屑，設(shè)備選擇鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī)第五代產(chǎn)品AKZQB-2000C型。
(1)焊補(bǔ)工藝：首先用電鉆或電磨頭將＜Ф3mm的氣孔、砂眼擴(kuò)大到Ф3mm以上，擴(kuò)孔深度根據(jù)要求決定，一般5-6mm的深度即可承受足夠大的壓力（250MPa），焊補(bǔ)非加工面上的缺陷時(shí)，當(dāng)焊補(bǔ)層與基體相平齊時(shí)，將頻率改變?yōu)?6-20HZ進(jìn)行平整焊補(bǔ)，其焊補(bǔ)后的表面可不用進(jìn)行噴丸處理，焊補(bǔ)加工面上的缺陷時(shí)，可不用進(jìn)行最后的平整焊補(bǔ)而直接進(jìn)行機(jī)械加工。
(2)焊補(bǔ)效果檢測：目測焊補(bǔ)點(diǎn)無焊補(bǔ)痕跡、PT劑著色探傷無裂紋、250Mpa試壓無滲漏、滿足質(zhì)檢要求。
2.2 鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的焊補(bǔ)效果及分析
材質(zhì)：ZL101，數(shù)量：3件，缸體在加工過程中加工面及非加工面出現(xiàn)氣孔、砂眼，缺陷位置：孔壁及配合面；缺陷數(shù)量：每件2—3個(gè)，缺陷大�。骇�2mm—Ф10 mm，補(bǔ)材：直徑為Ф3mm的ZL101鋁焊絲，設(shè)備選擇有色金屬修補(bǔ)機(jī)AKZQB—2000D型。
2-1焊補(bǔ)工藝：首先用電鉆或電磨頭將小于Ф3mm的氣孔、砂眼擴(kuò)大到Ф3mm以上，擴(kuò)孔深度根據(jù)要求決定，一般5—6mm深度即可承受足夠大壓力（200Mpa），設(shè)備參數(shù)如下：頻率850HZ、弧比60%、幅度65%、轉(zhuǎn)速80%，未使用氬氣保護(hù)。
2-2焊補(bǔ)效果檢測：已加工到標(biāo)準(zhǔn)尺寸的面上的缺陷，采用鋁合金專用電磨頭打磨加工，未到標(biāo)準(zhǔn)尺寸的加工面上的缺陷，通過銑削加工達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)尺寸，目測：焊補(bǔ)點(diǎn)致密、無焊補(bǔ)痕跡、無色差，用二十倍放大鏡檢測無裂紋，經(jīng)200 Mpa試壓無滲漏。
3、結(jié)論：
（1）、通過對灰鐵、球鐵試塊焊補(bǔ)效果的金相分析，及對灰鐵發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的實(shí)物焊補(bǔ)，我們可以認(rèn)為用鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī)第五代產(chǎn)品AKZQB-2000C型設(shè)備對鑄鐵缺陷進(jìn)行焊補(bǔ)，補(bǔ)材選擇同材質(zhì)的車屑，經(jīng)后序機(jī)械加工后，顏色與基體一致，無焊補(bǔ)痕跡、無裂紋，可以滿足焊補(bǔ)后要求無色差的加工表面上的缺陷焊補(bǔ)；鑄件在焊補(bǔ)過程中始終處于常溫狀態(tài)，無組織變化、無內(nèi)應(yīng)力，故制件在工作運(yùn)行中，不會(huì)因?yàn)殚L期的振動(dòng)、溫度變化等原因釋放內(nèi)應(yīng)力而出現(xiàn)微裂紋，所以鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī)不但滿足機(jī)床導(dǎo)軌、曲軸、剎車盤等普通鑄鐵缺陷的焊補(bǔ)要求，而且應(yīng)用其對發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋、箱體、殼體、油缸、泵、閥等滲漏缺陷進(jìn)行焊補(bǔ)是也安全、可靠的。
（2）、通過對ZL101鋁合金試板的金相分析，及其發(fā)動(dòng)機(jī)缸體實(shí)物的缺陷焊補(bǔ)，可以認(rèn)為用有色金屬鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī)AKZQB-2000D型設(shè)備對鋁合金進(jìn)行焊補(bǔ)，制件始終處于常溫狀態(tài)，熱影響區(qū)�。�0.1mm—0.2 mm），熱影響區(qū)晶粒未出現(xiàn)粗大現(xiàn)象，強(qiáng)度削弱程度微小，無熱變形、無塌陷、無滲漏，可以很好地滿足鋁質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋及其它鋁質(zhì)鑄件的缺陷修補(bǔ)。
（3）、由于鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī)的焊補(bǔ)過程是一個(gè)高頻脈沖焊補(bǔ)點(diǎn)的反復(fù)熔化堆積過程，對于小于Ф20mm的缺陷焊補(bǔ)有其廣擴(kuò)的應(yīng)用范圍；對于較大缺陷的焊補(bǔ)，其焊補(bǔ)效率是其選用時(shí)所需考慮的首要因素，大缺陷鑄件的焊補(bǔ)應(yīng)與傳統(tǒng)工藝復(fù)合應(yīng)用，其創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益還是巨大的。
（4）、鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī)在我國（北京奧宇可鑫公司）誕生已有六年的時(shí)間，技術(shù)、服務(wù)完成了從發(fā)展到完善的初級(jí)階段，AKZQB-2000C、AKZQB-2000D兩代產(chǎn)品所具有的常溫同材質(zhì)焊補(bǔ)、組織致密、無裂紋、顏色與基體相同等特點(diǎn)，使其能很好地滿足鑄鐵、鑄鋼、不銹鋼、鑄鋁、鑄銅等金屬的缺陷焊補(bǔ)要求。通過長時(shí)間對其理論與實(shí)踐的研究，我們認(rèn)為此種新的技術(shù)已趨成熟，它的大范圍應(yīng)用必將直接為我國鑄造企業(yè)創(chuàng)造效益。 |
