CN104162762B - 利用镍-钴-钼-锰基合金进行飞轮修补的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用镍‑钴‑钼‑锰基合金进行飞轮修补的方法,包括以下步骤:第一步,以裂纹为中心,沿裂纹的走向打磨出坡口;沿与坡口垂直的方向,每隔一定距离铣出若干条沟槽,该沟槽的深度大于或等于坡口深度的三分之一;第二步,分别以裂纹的起始和终了位置点为圆心钻通透孔;第三步,采用不锈钢焊条在沟槽内堆焊,堆焊高度为坡口深度的二分之一至三分之二;第四步,将飞轮预热至600‑800度,在通透孔和坡口的剩余空间内浇注熔融态镍‑钴‑钼‑锰基合金,室温下冷却;第五步,将多余的堆焊材料和浇注材料加工去除,至尺寸合格。本发明修补工艺简单、修补效果好,修补后的飞轮使用寿命长,适于飞轮裂纹批量修补处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种铸造加工件裂纹的修补方法,尤其涉及一种利用镍-钴-钼-锰基合金进行飞轮修补的方法。
背景技术
飞轮主要为铸铁材质,制作工艺一般为先铸胚后机加工。考虑到制作成本,制造飞轮的铸铁件毛坯的牌号相对较低,由于材料本身中含碳量高,飞轮在长期的高转速与低转速的频繁交替切换的作用下,易因疲劳损伤致出现裂纹、进而损坏。
现有技术一般采用拆旧换新的处理办法进行维修处理。
随着汽车保有量的不断上升,每年更换下来的废旧飞轮数量十分巨大,一旦出现裂纹,就只能作为废铁原料回炉熔炼成钢铁,这并不是一种经济、环保的解决办法。
如何修旧利废,成为行业中一个亟待解决的技术问题。
中国专利申请CN101357429B公开了一种断裂的铸铁件的焊补方法,其通过先将铸铁将的断面打磨出坡口,对预焊接的部位进行预热,然后用焊条施焊,焊接完毕,对该焊接部位予以保温,其在对该预焊接的部位进行预热之前,在该铸铁件的断面上转孔并绞制出螺纹,然后在该孔中安装螺栓,并且将该螺栓焊接固定。
上述技术方案,在进行较厚、断裂块多且出现不规整现象时,抑或断裂块面积较小的铸铁工件的修补时,通过在断面上转孔并绞制出螺纹,然后在该孔中安装螺栓,最后将螺栓“固化”在修补后的工件中与工件成为一体,较好地保证了焊补后工件的抗压强度与抗剪切强度。
但这种方法主要适用于工件厚度较厚的大型设备的基座的焊接修补,不能用于飞轮的修补;而且,其工艺相对复杂、操作难度大。
发明内容
本发明的目的是,提供一种利用镍-钴-钼-锰基合金进行飞轮修补的方法,其修补工艺简单、修补效果好、修补后的飞轮使用寿命长。
本发明为实现上述目的需要解决的技术问题是,如何保证飞轮修补处与其余部分的抗剪切、抗疲劳损伤能力一致性的技术问题。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是,一种利用镍-钴-钼-锰基合金进行飞轮修补的方法,其特征在于,包括以下步骤:
第一步,以裂纹为中心,沿裂纹的走向打磨出坡口;
沿与坡口垂直的方向,每隔一定距离铣出若干条沟槽,该沟槽的深度大于或等于所述坡口深度的三分之一;
第二步,分别以裂纹的起始和终了位置点为圆心钻通透孔;
第三步,采用不锈钢焊条在所述沟槽内堆焊,堆焊高度为坡口深度的二分之一至三分之二;
第四步,将飞轮预热至600-800度,在通透孔和坡口的剩余空间内浇注熔融态合金,室温下冷却;
所述合金为镍-钴-钼-锰基合金,其中,镍、钴、钼、锰的重量百分比为5-10︰3-5︰2-4︰15-20,余量为铁;
第五步,将多余的堆焊材料和浇注材料加工去除,至尺寸合格。
上述技术方案直接带来的技术效果是,1、修补工艺简单、易行;2、修补后的飞轮在整体强度,特别是抗剪强度方面具有较大的改善和提高,因而可以提高飞轮的抗疲劳损伤能力和使用寿命。主要原因分析如下:
在坡口中采用镍含量较高的不锈钢焊条进行堆焊,使得原裂纹处含碳量相对较高的铸铁材料,被硬而有延展性的金属镍取代,因而大幅增强了该处的抗疲劳损伤能力;
而由于沟槽的走向与坡口相互垂直,且由于钴硬而脆、钼硬而坚韧、锰性坚而脆、高锰钢既坚硬又富有韧性,因此在沟槽中通过浇注硬度、强度和韧性较高的镍-钴-钼-锰基合金,通过这种强度高、韧性好的合金材料起到类似框架结构件的作用,大幅提高了坡口两侧的结合牢度;
而且,在裂纹的起始端和末端分别钻孔并浇注合金材料,进一步增强了修补处理后飞轮使用上的耐久性。
作为优选,上述飞轮材质为灰铸铁。
该优选技术方案直接带来的技术效果是,由于镍-钴-钼-锰基合金的成本相对较高,因而这种修补工艺主要用于含碳量相对较高,且牌号相对较低的具有片状石墨结构的灰铸铁,具有良好的技术经济性。
进一步优选,上述不锈钢焊条为铬镍不锈钢焊条。
该优选技术方案直接带来的技术效果是,采用铬镍不锈钢焊条在灰铸铁基材上进行堆焊,可焊性较好,焊接操作简单。
需要说明的是,采用不锈钢焊条进行堆焊,堆焊高度为坡口深度的二分之一至三分之二;也是基于技术经济性方面的考虑。
综上所述,本发明具有修补工艺简单、修补效果好、修补后的飞轮使用寿命长,适于飞轮裂纹批量修补处理等有益效果。
具体实施方式
下面结合实施例,对本发明进行详细说明。
实施例1
飞轮材质为灰铸铁,其裂纹深度25mm,裂纹长度约120mm,裂纹长度约120mm;
修补方法包括以下步骤:
第一步,以裂纹为中心,沿裂纹的走向打磨出坡口;沿与坡口垂直的方向,每隔一定距离铣出若干条沟槽;其中,坡口深度30mm,沟槽深度15mm;
第二步,分别以裂纹的起始和终了位置点为圆心钻通透孔,孔径为10mm;
第三步,采用铬镍不锈钢焊条在沟槽内堆焊,堆焊高度为10mm;
焊接过程中,每焊一层,敲击去除焊渣、药皮;
第四步,将飞轮预热至650度,在通透孔和坡口的剩余空间内浇注熔融态镍-钴-钼-锰基合金,该镍-钴-钼-锰基合金中,镍、钴、钼、锰的重量百分比为8︰3︰2︰18,余量为铁;
第五步,将多余的堆焊材料和浇注材料加工去除,直至尺寸合格。
经修补处理的飞轮经重新使用3年,无新的裂纹产生。
实施例2
飞轮材质为灰铸铁,其裂纹深度30mm,裂纹长度约220mm;
修补方法包括以下步骤:
第一步,以裂纹为中心,沿裂纹的走向打磨出坡口;沿与坡口垂直的方向,每隔一定距离铣出若干条沟槽;其中,坡口深度35mm,沟槽深度12mm,沟槽长度为15mm;
第二步,分别以裂纹的起始和终了位置点为圆心钻通透孔,孔径为10mm;
第三步,采用铬镍不锈钢焊条在沟槽内堆焊,堆焊高度为20mm;
焊接过程中,每焊一层,敲击去除焊渣、药皮;
第四步,将飞轮预热至750度,在通透孔和坡口的剩余空间内浇注熔融态镍-钴-钼-锰基合金,该镍-钴-钼-锰基合金中,镍、钴、钼、锰的重量百分比为5︰5︰4︰20,余量为铁;
第五步,将多余的堆焊材料和浇注材料加工去除,直至尺寸合格。
经修补处理的飞轮经重新使用3年,无新的裂纹产生。
实施例3
飞轮材质为灰铸铁,贯穿是裂纹,其裂纹深度30mm,裂纹长度约220mm;
修补方法包括以下步骤:
第一步,以裂纹为中心,沿裂纹的走向在飞轮的上下表面分别打磨出坡口;沿与坡口垂直的方向,每隔一定距离铣出若干条沟槽;其中,上下面坡口深度均为15mm,上下面沟槽深度均为10mm,沟槽长度均为30mm;
第二步,以裂纹的起始点为圆心钻通透孔,孔径为10mm;
第三步,采用铬镍不锈钢焊条在沟槽内堆焊,堆焊高度为8mm;
焊接过程中,每焊一层,敲击去除焊渣、药皮;
第四步,将飞轮预热至780度,在通透孔和坡口的剩余空间内浇注熔融态镍-钴-钼-锰基合金,该镍-钴-钼-锰基合金中,镍、钴、钼、锰的重量百分比为10︰4︰3︰15,余量为铁;
第五步,将多余的堆焊材料和浇注材料加工去除,直至尺寸合格。
经修补处理的飞轮经重新使用2年,无新的裂纹产生。
说明:沟槽长度及沟槽之间的间距方面无特殊要求,主要参考裂纹的具体情况,以及修补后所需达到的保险系数等方面的因素进行选择。
Claims (3)
1.一种利用镍-钴-钼-锰基合金进行飞轮修补的方法,其特征在于,包括以下步骤:
第一步,以裂纹为中心,沿裂纹的走向打磨出坡口;
沿与坡口垂直的方向,每隔一定距离铣出若干条沟槽,该沟槽的深度大于或等于所述坡口深度的三分之一;
第二步,分别以裂纹的起始和终了位置点为圆心钻通透孔;
第三步,采用不锈钢焊条在所述沟槽内堆焊,堆焊高度为坡口深度的二分之一至三分之二;
第四步,将飞轮预热至600-800度,在通透孔和坡口的剩余空间内浇注熔融态合金,室温下冷却;
所述合金为镍-钴-钼-锰基合金,其中,镍、钴、钼、锰的重量百分比为5-10︰3-5︰2-4︰15-20,余量为铁;
第五步,将多余的堆焊材料和浇注材料加工去除,至尺寸合格。
2.根据权利要求1所述的利用镍-钴-钼-锰基合金进行飞轮修补的方法,其特征在于,所述飞轮材质为灰铸铁。
3.根据权利要求1所述的利用镍-钴-钼-锰基合金进行飞轮修补的方法,其特征在于,所述不锈钢焊条为铬镍不锈钢焊条。
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