CN104039482B - 修复铸铁工件中缺陷的方法和连接铸铁工件的方法 - Google Patents

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Abstract

一种修复铸铁工件中缺陷的方法，包括：在缺陷区域中加工工件，以去除有缺陷材料并且形成在工件表面处开口的腔室；将插接部在腔室(2)上方锚固到工件，所述插接部配置有与腔室连通的孔口；将熔融铁(4)添加到插接部中，以使得至少部分熔融铁流入腔室中；将造渣剂(5)添加到插接部中；利用电极(6)来加热造渣剂和熔融铁；将球化剂添加到熔融铁中，以便分离石墨；以及令熔融铁和工件缓慢地冷却。上述技术还可应用于将两个铸铁工件(11、12)连接到一起。

Description

修复铸铁工件中缺陷的方法和连接铸铁工件的方法
技术领域
本发明总体上涉及一种修复铸铁工件中缺陷的方法和一种连接铸铁工件的方法，以及还涉及被修理或连接的铸铁工件。
背景技术
在铸铁工件的生产(即由铸铁铸造)过程中，并且特别是在相对大型的铸件的生产过程中，在铸造工序之后不进行进一步的焊缝加工或补焊的情况下，非常难以获得完美的工件。这样的大型铸件的示例包括现代风力涡轮机的轮毂，所述轮毂可能重达10吨以上并且直径大于5米，以及所述轮毂通常由具有良好塑性和良好疲劳强度的铁素体基球墨铸铁制成。在去除或切除冒口或浇口时出现的缩孔是在球墨铸铁工件中最常发现的缺陷。形成缺陷的原因有很多。例如，冒口和浇口与笨重工件相比更快地冷却，并且从而导致给料不足；以及砂型的扩展方式可能导致其中熔融铁不足等。其他缺陷包括气孔和浮渣等。所有这些缺陷尤其出现在厚壁工件中。
对于这样的大型铸件的结构要求通常由于它们需要承受的强大载荷而变得非常关键，因为铸铁中的任何小缺陷都可能降低疲劳强度，并且导致所述铸铁的故障早于设计寿命出现。
例如，在现在风能产业中，风力涡轮机中利用的许多结构部件是厚壁工件，最能检测出的缺陷(诸如缩孔和浮渣)经常意外地出现，并且通常导致这些工件的弃置。
遗憾的是，铸铁比铸钢更难以焊接，因为铸铁包含的碳比铸钢多，碳将进入熔池并且增加熔融物中的碳含量并且在随后的凝固过程期间产生不需要的碳化物。因此，传统的用于钢的修复焊接工序不适用于铸铁。在焊接铸铁工件时需要极度细心和特殊技巧，因为焊缝容易出现裂纹。
在常规焊接工序期间，碳在高温下在熔融铁中液化并且在低温下与铁素体相结合。由于熔融铁在砂型中缓慢地冷却并且凝固，因此存在足够时间用于稳定的相变。相变的产物一般是分布有石墨的铁素体或珠光体基。然而，在焊接工序期间，即使工件能在焊接前或通过使用隔热件来预热至高温，仍难以减缓熔池中的熔融物迅速凝固并且难以给出足够时间以便充分分离石墨。这导致形成碳化物或马氏体并且从而大幅度地降低焊缝的延展性。熔池的尺寸太小而不能减缓熔融物的迅速凝固。
当被应用在铸铁工件上时，当前的修复焊接由于在焊缝处所产生的潜在应力和潜在裂纹而是有问题的。通常需要焊接后热处理以缓解应力和改进延展性，然而焊接后热处理通常对于大型铸件(诸如上文中提到的风力涡轮机轮毂)而言是不可行的。这导致铸铁工件的高成本，因为它们中的相当大百分比由于铸造缺陷而不可使用。
发明内容
本发明至少部分是为克服现有技术中的以上缺点和不足并且提供一种方法以令人满意地修复铸铁工件。
以上目的连同众多其他目的、优点、以及特征将根据以下描述而变得显然，并且通过依据本发明的解决方案的一种修复铸铁工件中的缺陷的方法来实现，所述方法包括：在缺陷区域中加工工件，以去除有缺陷材料并且形成在工件表面处开口的腔室；将插接部在腔室上方锚固到工件，所述插接部配置有与腔室连通的孔口；将熔融铁添加到插接部中，以使得至少部分熔融铁流入腔室中；将造渣剂添加到插接部中；利用电极加热造渣剂和熔融铁；将球化剂添加到熔融铁中，以便分离石墨；以及令熔融铁和工件缓慢地冷却。
一般而言，铸铁具有高的碳含量并且从而具有差的焊接性能，因为焊接可能导致在焊接区域处的白口凝固(即Fe3C而非铁素体和分离的球形石墨)和脆化。通过使用以上方法，基础工件和被焊接区域二者能具有相同的微观结构，即铁素体和被分离的球形石墨，并且从而具有相同的性能。微观缺陷(诸如微米级下在焊接区域处的缺陷)也能被消除，以使得工件的疲劳强度能得到增强。
上文中描述的技术还能应用于将两个铸铁工件连接到一起。这是本发明的另一方面，其中将两个铸铁工件连接到一起的方法包括：以待焊接的相邻表面在所述相邻表面中间限定出腔室的方式将两个铸铁工件聚拢到一起，并且将两个铸铁工件固定在期望位置；将插接部在腔室上方锚固到两个铸铁工件中的至少一个，所述插接部配置有待与腔室连通的孔口；将熔融铁添加到插接部中，以使得至少部分熔融铁流入腔室中；将造渣剂添加到插接部中；利用电极加热造渣剂和熔融铁；将球化剂添加到熔融铁中，以便分离石墨；以及令熔融铁和工件缓慢地冷却。在一个实施方式中，两个铸铁工件中的至少一个在其待焊接的表面处被加工，以限定出腔室。
现代工业的要求需要越来越大的铸铁工件。例如，在实用规模的风力涡轮机领域，轮毂铸件的尺寸随着涡轮机输出兆瓦数上升而越来越大，例如，直径高达数米。考虑到一次性形成完美的大型铸件的困难性，考虑将大型铸件分割为数个较小铸件，并且经由螺栓或类似物来将所述数个较小铸件连接。然而，螺栓的应力集中和严格要求是从业人员需要面对的其他挑战。上文中描述的技术可应用于将两个或更多铸铁工件结合到一起。
冷却可通过材料与环境的热交换来实现，或可通过施加热量来减慢，以便分离石墨。上文中的电极能被用于减慢冷却速率。根据本发明的一个方面，将球化剂添加到熔融铁中的步骤可包括将包含有导线的进料管插入熔融铁中。
球化剂可以是镁或镁和稀土的合金。替代地，也可以使用铯、碲、以及钇等。管道由耐火材料(诸如Al2O3)制成，以便保护其中的球化剂。
根据本发明的一个实施方式，添加熔融铁的步骤包括使可消耗铸铁电极在腔室和熔料杯中熔化。
熔融铁优选地具有与待修理/待焊接的铸铁工件相同或类似的化学成分。这使得最终工件具有更好的性能。
连接两个铸铁工件的工序可包括将内衬有耐火层的底板锚固到两个铸铁工件，以便封闭两个铸铁工件之间的空间的一侧，以便包含熔融铁。
本发明主要关注的铸件是灰铸铁铸件，并且特别是球状铸铁或团粒状铸铁。本发明将有利于使用大型铸铁工件的铸造厂或其他工业制造厂。本发明特别有利于实用规模的风力涡轮机领域，因为风力涡轮机的特定结构部件由铁素体基球墨铸铁制成。常用级别的球墨铸铁的一个示例是EN-GJS-400-18U-LT，其显示出良好的延展性和良好的疲劳强度。例如，待修复的铸铁工件可以是现代风力涡轮机的轮毂或轮毂的一部分，以及待焊接的铸铁工件可以是现代风力涡轮机的轮毂的各部分。通过提高轮毂的疲劳强度，能降低轮毂的设计重量并且能延长风力涡轮机的寿命。
附图说明
本发明及其众多优点将在下文中参照附图来更详细地说明，所述附图针对展示目的示出一些非限制性实施方式，并且其中：
图1是有缺陷的铸件的剖视图；
图2展示修复铸件上的缺陷的流程图；
图3展示缺陷处的熔料杯的设置；
图4展示将熔融铁添加到熔料杯和腔室中；
图5展示将造渣剂添加到熔料杯中；
图6展示通过电极来加热造渣剂和熔融铁；
图7展示球化工序；
图8展示已修复的铸件；以及
图9示出两个铸铁工件的连接。
所有附图都是示意性的并且不必按比例，并且其仅示出解释本发明所必要的部分，其他部分被省略或仅被提出。
具体实施方式
在此描述用于铸铁工件的修复方法。在以下描述中，载列出许多细节，以提供对于本发明的更透彻的解释。然而，对于本领域技术人员而言显然的是，本发明可以在不具有这些特定细节的情况下实施。
图1展示具有示意性示出的缺陷的基础铸件1。缺陷能采取多种形式，诸如气孔、缩孔缺陷、浇不足、冷隔、夹杂物等。存在许多非破坏性方式来检测所有这些类型的缺陷，诸如超声探伤、射线探伤、磁粉探伤、渗透探伤、或涡流探伤，如在本领域中由本领域技术人员已知的那样。
在缺陷被确认并且待修理之后，随后的将是图2中展示的工序，以修复工件。
如步骤S101中指示出的，工件在缺陷位置处被加工(诸如被钻孔)，以形成在表面处开口的腔室2，如图1所示。缺陷被去除到这样的程度，使得腔室2具有无缺陷、几乎光滑、并且倒圆角的表面，如本领域中已知的那样。
在步骤S102中，呈熔料杯3形式的插接部被设置在腔室2上，以便在以下步骤中容纳熔融铁4(参照图4)，如图2所示。熔料杯3主要由极度耐高温(耐火)材料(诸如晶质石墨和粘土)形成，并且能够是任何类型的坩埚或在铸造领域中使用的其等同方案。熔料杯3在其底部配置有孔口31，以与腔室2连通。取决于工件上的缺陷的朝向和位置，孔口31还可以处于熔料杯3上的其他地方，诸如其侧部上。
熔料杯3可经由焊接等在缺陷上方被锚固到基础铸件1上。由于熔料杯3主要由不适合于直接接受焊缝的耐火材料(诸如晶质石墨和粘土)制成，因此还建议在此使用特殊结构。如图3所示，在熔料杯3的外表面的底部处的是“L”形断面的金属环形锚固件20，所述金属环形锚固件的至少一部分突伸到熔料杯3的本体中，以便形成与所述熔料杯的牢固连接。焊缝随后能在基础铸件1和金属环形锚固件20之间形成，以防止熔料杯3受到由在以下工序中被倾倒的熔融铁提供的压力而移动。然而，在熔料杯3由适合于焊接的耐火金属制成的情况下，不需要附加的锚固件。同样地，熔料杯3的高度被选择，以使得其足以容纳足够多的随后添加的熔融铁和造渣剂。熔料杯3中的熔融铁的量应当足以补偿在腔室的冷却过程中的收缩，而取决于熔融铁的量、电极的尺寸、施加在电极上的电压等，造渣剂的量应当足以覆盖并且加热熔融铁。
在设置好熔料杯3之后，如步骤103中指示出的那样，熔融铁4由手使用长柄勺来倾倒进熔料杯3和腔室2中，直到在工件表面上方延伸的且足以补偿在腔室的冷却过程中的收缩的水平，如图4所示。熔融铁4可通过使用铸造厂中的化铁炉、感应电炉、或EAF来制备。熔融铁的温度通常在1350℃到1500℃之间。优选地，熔融铁4具有与待修理的铸件1相同或类似的化学成分，从而使得在铸件1和被添加的材料10(参照图8)之间获得无缺陷、连续、并且在冶金学上等效的过渡。
替代地，熔融铁4可以呈可消耗铸铁电极形式。铸铁电极随后能通过施加电流来在腔室2和熔料杯3中熔化。利用被制备的熔融铁4或由电极形成的铸铁的两种技术都处于本发明的保护范围内。
如图2的步骤104中指示出的那样，呈粉末形式的造渣剂5被添加到熔融铁中，随后的是步骤105，在所述步骤中，造渣剂和熔融铁两者都由电极6来加热。
图5和图6除其他外还示意性地示出造渣工序。造渣通常被用作金属冶炼中的杂质去除机制，其还能用作其他目的，诸如协助进行冶炼的温度控制；并且还最小化熔融金属的任何再氧化。如图5所示，呈粉末(诸如CaO和Al2O3的混合物)形式的一定量的造渣剂5被添加到熔料杯中。造渣剂5可部分与熔融铁4中的不需要成分发生反应，以去除杂质。余下的造渣剂和所生成的材料被统称为炉渣7。
如图6所示，不可消耗电极6到达造渣剂5并且经由由于电极6和基础铸件1之间的电压差而产生的电弧来开始将所述造渣剂熔化。在部分熔化之后，液态的造渣剂5变得导电并且随后能用于通过流经其的电流来加热。通过上文中提到的电弧加热和电阻加热，炉渣7变为液态。造渣剂5还可以在另一个位置处(诸如在铸造厂处)被预加热成熔融形式并且被倾倒进熔融铁4中。由于液态的炉渣7的比重低于基础铸件1的材料，因此所述炉渣将维持漂浮在熔融铁4上，将周围大气排除。
应当注意的是，添加熔融铁4和添加造渣剂5的顺序不限制于在添加造渣剂之前添加熔融铁4，而是还可以在添加熔融铁4之前添加造渣剂。
作为替代例，不可消耗电极6可以是中空的并且其中包含有造渣剂。利用这种布置，添加造渣剂和加热的步骤能同时进行。
熔融铁4的温度在预定时间段内被保持为高于基础铸件1的材料的熔化温度，直到腔室2中的壁面达到其熔化温度，从而使得出现一定程度的熔化，以及邻近于腔室2的基础铸件1被充分加热到一定程度(例如加热到600℃左右)，使得能避免熔融铁随后的过快冷却。加热在待填充的腔室内发生并且来自所述腔室，热量从所述腔室传导到基础铸件1中。直到基础铸件1的材料被充分加热之前所经过的准确时间取决于各种要素，诸如工件的形状和厚度、所使用的焊接电流和电压等。
工序随后进行到如步骤106中指示出的球化工序。如图7所示，在腔室2中的壁面开始熔化并且邻近于腔室2的基础铸件1被充分加热之后，不可消耗电极6被迅速替换为进料管9和延伸通过进料管9的导线8。进料管9用于保护导线8在到达熔池之前不受炉渣7腐蚀，并且能由任何类型的耐火材料(诸如Al2O3)制成。导线8由某种类型的球化剂形成，所述球化剂可以是镁、镁和稀土金属的合金，尽管也能使用铈、碲、和钇。通过将进料管9插入熔池中，进料管9中的导线8在熔融铁4中液化，以实现石墨分离(即球化)。在整个球化工序中，进料管9和/或导线8可以手动或自动地操纵和移动。在石墨分离之后，进料管9和其中余下的导线8将被去除。
上文中仅描述如何执行石墨分离工序的一个实施方式，并且存在许多其他方式来实现相同目的。添加球化剂的各种其他技术可以被使用，并且处于本发明的保护范围内。例如，无需进料管9，只要至少一部分球化剂以另外的方式在炉渣中行进时被保护免受炉渣腐蚀，以使得所述一部分球化剂能协助石墨分离。
由于需要时间来有效地分离石墨，因此铸件需要缓慢地冷却。优选的是具有低冷却速率(诸如在周围环境中自然空气冷却或更慢的速率)，因为较高冷却速率将导致在低温下的石墨分离并且导致白口凝固以及被降低的石墨团粒数量。
作为实现较慢冷却速率的示例性方式，早先所使用的电极6可被再次使用。通过自然空气冷却和同时由电极6施加的一定程度的热量，能获得较慢冷却的总体效果。由电极6加热能通过调节施加在其上的电压等来控制。
在铸件冷却之后，其将被加工，以去除被锚固在其上的熔料杯和焊缝的任何冗余部分，从而得到最终制品。
图8示出被修复的铸件，所述铸件的冗余焊接部分已被加工去除。如图所示，缺陷已由具有与基础铸件相同化学成分的材料填充，并且基础铸件1和被添加的材料10之间存在完美的连接或过渡。
如所讨论的那样，本发明还可应用于将两个或更多铸铁工件有效连接在一起的方面，这通过利用上文中描述的技术以形成焊接桥接部来实现。
更具体地，如图9所示，代替在缺陷部位处加工出腔室的是，两个工件以在所述两个工件之间限定出接收焊接材料的腔室的方式聚拢在一起。这可能需要两个工件11和12中的至少一个被加工，以在所述两个工件的待连接区域之间进一步限定出腔室。两个工件11和12根据所需的最终部件来聚拢在一起并且被固定在期望的位置。这可以通过附加的壁或坝来补充，以包含熔融材料。例如，在所展示的构造中，为避免熔融铁在较低侧处溢出，填充有耐火层14的底板13可以通过焊接来锚固到工件的另一面。能在工件11、12和耐火层14之间留下附加空间，以允许使用更大体积的焊接材料。可以利用包含熔融材料的各种构造的工件和坝或壁，如本领域技术人员将理解的那样。还可以使用其他方式以将两个工件连接在一侧上，只要腔室在至少一侧上被封闭以便容纳熔融铁并且避免所述熔融铁溢出。
对于复杂的连接区域(诸如长且空间上弯曲的连接区域)，可以使用特制的插接部，或者两个工件能首先在数个离散点处结合，然而在余下部分处结合。
随后的步骤维持与上文中的修复工序相同并且将不会被详细地重复。一般而言，在两个工件11和12就位之后，呈熔料杯形式的插接部被设置在腔室上，随后的是将熔融铁添加到熔料杯和腔室中。此后，通过将造渣剂添加到熔融铁中并且通过电极来加热造渣剂和熔融铁，造渣工序完成并且液态的炉渣漂浮在熔融铁上方。通过使用进料管或类似物，球化剂被添加到熔融铁中，以便分离石墨。工件受到利用周围环境的自然空气冷却或甚至更慢的冷却，以获得更好的分离，并且随后被加工，以去除任何冗余部分，形成最终制品，其中各部件通过高强度焊缝来结合。

Claims (24)

1.一种修复可锻铸铁工件中缺陷的方法，包括：
在缺陷区域中加工工件，以去除有缺陷材料并且形成在工件表面处开口的腔室；
将插接部在腔室上方锚固到工件，所述插接部配置有与腔室连通的孔口；
将熔融铁添加到插接部中，以使得至少部分熔融铁流入腔室中；
将造渣剂添加到插接部中；
利用电极来加热造渣剂和熔融铁；
将球化剂添加到熔融铁中，以便分离石墨；以及
令熔融铁和工件缓慢地冷却。
2.根据权利要求1所述的方法，其中冷却的步骤是通过与外界环境交换热量来进行自然空气冷却。
3.根据权利要求1所述的方法，其中冷却的步骤是进行自然空气冷却并且同时施加一定程度的热量。
4.根据在前权利要求中任一项所述的方法，其中将球化剂添加到熔融铁中的步骤包括将包含有导线的进料管插入熔融铁中。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中球化剂是镁或镁和稀土的合金。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中添加熔融铁的步骤包括使用在腔室和插接部中熔化的可消耗铸铁电极。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中熔融铁具有与待修理的铸铁工件相同或类似的化学成分。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，还包括通过非破坏性技术来检测缺陷。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，还包括在冷却之后将插接部和冗余部分从工件中去除。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中铸铁是球墨铸铁。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中铸铁工件是风力涡轮机的轮毂。
12.一种将两个可锻铸铁工件连接到一起的方法，包括：
以待焊接的相邻表面在所述相邻表面中间限定出腔室的方式将两个铸铁工件聚拢到一起，并且将两个铸铁工件固定在期望的位置；
将插接部在腔室上方锚固到两个铸铁工件中的至少一个，所述插接部配置有孔口，以与腔室连通；
将熔融铁添加到插接部中，以使得至少部分熔融铁流入腔室中；
将造渣剂添加到插接部中；
利用电极来加热造渣剂和熔融铁；
将球化剂添加到熔融铁中，以便分离石墨；以及
令熔融铁和工件缓慢地冷却。
13.根据权利要求12所述的方法，其中冷却的步骤是通过与外界环境交换热量来进行自然空气冷却。
14.根据权利要求12所述的方法，其中冷却的步骤是进行自然空气冷却并且同时施加一定程度的热量。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其中将球化剂添加到熔融铁中的步骤包括将包含有导线的进料管插入熔融铁中。
16.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其中球化剂是镁或镁和稀土的合金。
17.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其中添加熔融铁的步骤包括使用在腔室和插接部中熔化的可消耗铸铁电极。
18.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其中熔融铁具有与待连接的铸铁工件相同或类似的化学成分。
19.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其中两个铸铁工件中的至少一个在其待焊接的表面处被加工以限定出腔室。
20.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，还包括在冷却之后将插接部和任何冗余焊接部分从工件中去除。
21.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其中两个铸铁工件是风力涡轮机轮毂的组成部分。
22.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，将两个铸铁工件固定在期望位置的步骤包括将填充有耐火层的底板锚固到两个铸铁工件，以便封闭两个铸铁工件之间的空间的至少一侧。
23.一种用于风力涡轮机的轮毂，其根据在前权利要求中任一项所述的方法来修理或制成。
24.一种风力涡轮机，其具有根据权利要求23所述的轮毂。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105980101A (zh) * 2014-02-13 2016-09-28 中国电力株式会社 铸钢部件的修补方法
CN104526287B (zh) * 2015-01-12 2016-11-16 南昌航空大学 一种气动扳轴修复再制造方法
US20180141170A1 (en) * 2016-11-18 2018-05-24 Caterpillar Inc. Restoration of cast iron using iron powder
CN107931571B (zh) * 2017-10-25 2019-11-29 东阳市琰安建筑工程有限公司 十字头合金层浇注工艺
CN108067597A (zh) * 2018-02-01 2018-05-25 河钢股份有限公司承德分公司 连续铸钢方法
CN109352263A (zh) * 2018-12-11 2019-02-19 重庆世潮机械有限公司 一种滚丝轮修复工艺
EP3725457A1 (en) * 2019-04-17 2020-10-21 General Electric Company Turbine casing component and repair method therefor
CN110640404A (zh) * 2019-09-24 2020-01-03 浙江中包派克奇包装有限公司 一种开槽刀架固定腰圆长槽孔修复方法
CN113245533B (zh) * 2021-07-06 2022-09-02 江苏师范大学 一种压力机大型传动螺母磨损修复方法
CN115007863B (zh) * 2022-05-30 2023-02-28 南京工业大学 一种大型铝合金铸件内部缺陷修复方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4068111A (en) * 1975-08-20 1978-01-10 De Rotterdamsche Droogdok Maatschappij B.V. Process of working imperfections or defects on generally thickwalled metal worked-pieces
CN1030040A (zh) * 1988-04-05 1989-01-04 重庆大学 铸件表面缺陷修补新方法
CN1819892A (zh) * 2003-05-02 2006-08-16 卡特彼勒公司 修补铸件的方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3908739A (en) 1974-01-21 1975-09-30 Gould Inc Positive displacement casting
JPS558321A (en) * 1978-07-01 1980-01-21 Aikoo Kk Repair method of steel ingot casting mold and molding board
JPS5594761A (en) 1979-01-16 1980-07-18 Fuji Kogyosho:Kk Method and device for repairing of mold cracking
JPS59594B2 (ja) * 1981-04-15 1984-01-07 昭和軽金属株式会社 アルミニウム電解炉の既焼成炭素陽極と導電端子の接合方法
DE4414168A1 (de) 1994-04-22 1995-10-26 Alcan Gmbh Verfahren zum Verbinden von zwei Werkstücken sowie nach dem Verfahren hergestelltes Verbundbauteil
CN101559485A (zh) 2008-04-17 2009-10-21 李寿海 局部熔炼工艺
CN101664799B (zh) 2009-09-14 2011-07-20 哈尔滨工业大学 铜钢复合构件的感应熔铸连接方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4068111A (en) * 1975-08-20 1978-01-10 De Rotterdamsche Droogdok Maatschappij B.V. Process of working imperfections or defects on generally thickwalled metal worked-pieces
CN1030040A (zh) * 1988-04-05 1989-01-04 重庆大学 铸件表面缺陷修补新方法
CN1819892A (zh) * 2003-05-02 2006-08-16 卡特彼勒公司 修补铸件的方法

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