CN1030040A - 铸件表面缺陷修补新方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为铸件表面缺陷修补的新方法。该方法
突破了传统的熔焊焊补工艺，对待补表面加工清理后
进行热喷涂处理，在填充同质材料塞子与待补表面间
置入一薄层低熔点的液相过渡层，然后在大气环境中
加压、加热、保温、冷却。该工艺焊补铸铁件的全过程
可控制在10～35min内，接头的连接强度可等于或
高于母材，色泽与母材一致，硬度与母材之差可调节
在±25(HB)内，且无微隙裂纹，达到了机械工业部的
要求。本发明操作简便、修补效率高，有较高的经济
效益。
Description
本发明属于铸件表面缺陷的修补方法。也适用于不同母材金属之间的对接。
铸件表面缺陷难以避免，因为它涉及从原材料到熔炼、浇铸、凝固成形的每一工艺过程。在铸造行业中，为提高产品的成品率，就需对铸件表面缺陷进行修补。以机床导轨的修补为例，根据机械工业部提出的要求：（1）修补处与母体的硬度差不得超过HB25度，（2）修补后的色泽应与母体基本一致。但目前所有的修补方法均达不到规定的标准，不能从根本上解决修补质量问题。如冷焊焊补法，在焊补处及其热影响区极易形成硬化相及显微裂纹等缺陷。热焊焊补法，虽然可以在一定程度上防止产生硬化相，但由于需将工件预热，因而耗能大、效率低、工艺复杂、质量不稳定、铸件易产生应力及变形等缺点。而且，两种方法均难以解决色泽一致性问题。近年来，工厂较普遍采用了镍基焊条冷焊焊补法，但其色泽、硬度均不能达到与母材一致，因而应用受到限制。此外，若取与母材相同材料加工成锥销形，再用机械力压入缺陷处，或用金属粉末调以强力金属化学粘结剂填入缺陷内，此等方法修补结果均有明显修补痕迹，因而应用受限。全国每年仅机床床身导轨缺陷而报废的铸件即达500～1000万元/年（包括加工费用的损失）。
本发明旨在打破传统的焊补方法，研究出一种既能保证修补质量、达到机械工业部所提技术要求，又要操作简便、提高修补效率的新修补方法，减少废品率，降低成本，提高经济效益。
本发明是在真空液相扩散焊的基础上，结合纤焊、热喷涂技术而研制成的一种能在大气环境中进行的、液相过渡焊接新技术，并将其用于铸铁件的修补。
本发明要点是，为了加速两待焊表面的扩散结合、于其间预置一薄层熔点低于母材（母材熔点为T′ 0），并与母材能形成合适相组织的液相过渡层（熔点为T0）。同时使该液相层中含有一定数量的活性物质，以迅速去除在大气环境中施焊时形成的氧化物;另一方面，通过在施焊温度下等温加压，使其中的大部分脱氧产物随多余液相一起排除焊缝，而焊缝内残留的液相在等温下快速结晶，从而形成无低熔相的优良结头。
具体方法是：（见图1）用电钻将待补铸件（4）表面待补孔加工成规则孔，再将与母材同质材料加工成与该孔同形塞子（1），利用乙炔-氧火焰热喷涂法，将含Ni、Cr、B、Si分别为84%Ni、10%Cr、3.5%Si、2.5%B的合金粉末（150～250目）喷涂于特焊表面（2）上，（用肉眼观察，完全覆盖住表面即可）然后再用厚度为0.1～0.5mm的Cu、Zn、Si、Bi、P等金属组合成的低熔合金片作为低熔层置于待焊表面之间（3），再放入塞子，经过加压、加热、升温至过渡层熔点与母材熔点之间，保温使母材原子与过渡层原子进行溶解扩散，同时在压力作用下使多余液相被排除焊缝，缝内残留液相于等温（T1）等压下结晶完毕，熔点随之升高至等温温度以上。（见附图2），最后缓慢冷却或在T2温度保温一段时间（t2），冷至室温即可完成焊补。
按照该方法，焊补铸铁件的全过程可控制在10～35min内，接头的连接强度可等于或高于母材（HT20～40）、色泽与母材一致，硬度与母材之差可调节在±25°（HB）之内，此外，焊缝内无裂纹、气孔、热应力小，无低熔点液相。工艺上，利用乙炔-氧火焰喷涂及加热，或用其它方式加热，操作简便、可靠性高、投资少。所以该方法可适用于机床导轨面类另件，汽车发动机缸盖等另件的工作面上的点状缺陷的修补，及一些对结合性能要求较高的小型铸铁件的焊接。
以下结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明原理示意图
其中1-与工件同种材料的塞子;2-喷涂保护层;3-低溶液相过渡层;4-工件。
图2为本发明焊补工艺图
其中T0-母材熔点;T0-液相过渡层熔点;T1-焊接（补）温度;T2-保温温度;t1-焊接（补）时间;t2-保温时间。
图3为本发明实施焊补示意图
其中5-铜镍合金（或钢、铸铁）试棒;6-铸铁试棒;P-压力。
实施例1：
对国产C616通用车床导轨工作面和拖板工作面于加工后暴露出的点状缺陷进行修补。（见附图1）按照清理缺陷表面→喷涂处理待补表面→置入液相过渡层→装配加压（0.1～3Kg/mm2）→加热（600℃～950℃）→保温（1～30min）→冷却（至室温）的工艺过程、实施焊补。结果，在强度性能、硬度性能、色泽一致性等方面均可获得满意效果。
实施例2：
如图3所示，左边试样为φ30的铜镍合金试棒（也可以是钢或铸铁试棒），右边试样为φ30的HT20-40铸铁试棒（6），采用实施例1所述工艺进行焊接，其中加热温度为900～930℃，保温时间为5～20min。对焊接试样进行拉力试验，结果断裂面位于铁本体一侧，显微金相检测表明，焊接接头组织致密，焊缝内无裂纹、气孔、无低熔点液相。
Claims (3)
1、铸件表面缺陷修补的新方法，其特征是：
a、对待补孔用钻削加工方法清理为规则孔；
b、用与母材同质的材料加工成与该孔同形塞子；
c、对待补孔表面和填充塞子表面进行热喷涂保护处理；
d、在待补表面置入一薄层低熔点的液相过渡层；
e、放入上述与母体同质填充塞子；
f、在大气环境中，加压(0.1～3Kg/mm2)、加热(600℃～950℃)、保温(1～30min)、再缓冷至常温。
2、按权利要求1所述的方法，其特征是：
在c中所述热喷涂处理是采用乙炔一氧火焰喷涂保护，喷涂材料为Ni、Cr、B、Si系列的自熔性合金粉末;
3、按照权利要求1所述的方法，其特征是：
在d中所述低熔点液相过渡层材料含有Cu、Zn、Si、Bi、P等元素或其组合。
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