CN105328395A - 高强度铸钢件裂纹消除方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铸件裂纹消除方法，尤其涉及一种高强度铸钢件裂纹消除方法；所述方法包括裂纹标识、打端部止裂孔、清理裂纹、碳弧气刨法清除裂纹、缺陷坑冷却、补焊修型步骤，通过设计合理的裂纹处理流程及过程参数，避免裂纹周边产生大量的高温热量导致热应力和组织应力集中，从而不仅修复了原始裂纹，而且避免了二次裂纹的产生。
Description
技术领域
本发明涉及铸件裂纹消除方法，尤其涉及一种高强度铸钢件裂纹消除方法。
背景技术
对于一般的高强度铸钢材料，其强度高，韧性差，尤其是在铸件打箱并常温落砂后，在较低的室温条件下，铸件脆性断裂倾向会加大，经常会发生铸件表面局部出现裂纹的现象，或者发生一些铸造热裂纹表露在铸件外表面的现象，尤其当这些裂纹较长较宽时，如果在冒口切割前或质量热处理前不去除或加以处理的话，很容易在后续的铸件生产中延伸扩展而导致缺陷变大、变深，甚至导致铸件因此而报废。
现有技术中裂纹的去除方法，一般有冷加工法和热加工法。
采用冷加工法，例如使用砂轮对裂纹铲磨，或者使用机床进行钻，铣、刨等，其机械化程度高，去除的完好金属量少，不会在裂纹缺陷处产生新的较大的应力，降低了裂纹缺陷扩大的风险，但对于带有冒口、浇道、砂子之类的铸件，不适合采用机床加工，同时有的铸件结构复杂，缺陷所处位置不利于也不利用机械加工。
采用热加工法，例如，采用碳弧气刨等方法消除裂纹时，关键在于选择合理的裂纹处理流程及过程控制参数，否则，可能使裂纹周边产生大量的高温热量从而产生热应力和组织应力，同时造成裂纹周边的表面金属产生过热组织或增碳，这些不利因素会导致裂纹进一步的延伸扩展，甚至在原裂纹缺陷周边产生二次裂纹。
发明内容
本发明提出一种新的裂纹处理流程及能够精确控制过程参数的高强度铸钢件裂纹消除方法。
一种高强度铸钢件裂纹消除方法，包括以下步骤：
在铸件上标识裂纹的位置；
在裂纹的两个端头处打端部止裂孔；
清理裂纹：待端部止裂孔打好后，对铸件裂纹所在面的背面用小火预热至裂纹及其周围200mm～400mm范围内的温度达到100℃～150℃，开始碳弧气刨清除裂纹；
采用碳弧气刨法清除裂纹时，将碳棒的电弧弧光沿着裂纹的长度方向，从一个端部止裂孔到另一个端部止裂孔一层一层的向裂纹深度的方向气刨，得到缺陷坑；
消除裂纹后，待缺陷坑冷却后，将缺陷坑表面的增碳硬化层铲磨去除得到气刨坑，铲磨去除的硬化层深度为1mm～3mm；
对气刨坑进行补焊修型。
本发明的方法包括裂纹标识、打端部止裂孔、清理裂纹、碳弧气刨法清除裂纹、缺陷坑冷却、补焊修型步骤，通过设计合理的裂纹处理流程及过程参数，避免裂纹周边产生大量的高温热量导致热应力和组织应力集中，从而不仅修复了原始裂纹，而且避免了二次裂纹的产生。
附图说明
图1为本发明的一种较佳实施方式的气刨示意图。
图2为本发明的第二种较佳实施方式的气刨示意图。
图3为本发明的第三种较佳实施方式的气刨示意图。
图4为本发明的气刨坑的结构示意图。
图中：端部止裂孔10、端部止裂孔20、分段止裂孔30、分段止裂孔40、分段止裂孔50、分段止裂孔60。
具体实施方式
高强度铸钢件裂纹消除方法，包括以下步骤：
在铸件上标识裂纹的位置，也可以采用耐热色笔描绘出整个裂纹的轮廓；
在裂纹的两个端头处打端部止裂孔；
清理裂纹：待端部止裂孔打好后，对铸件裂纹所在面的背面小火预热至裂纹及其周围200mm～400mm范围内的温度达到100℃～150℃，开始碳弧气刨清除裂纹，此步骤中采用的预热能够减小裂纹处的金属与碳棒的电弧弧光之间的温度差，以及减小裂纹处的金属与裂纹周围的金属之间的温度差，避免铸件冷件因受到高温时产生应力，造成二次裂纹的产生；
采用碳弧气刨法清除裂纹时，将碳棒的电弧弧光沿着裂纹的长度方向，从一个端部止裂孔到另一个端部止裂孔一层一层的向裂纹深度的方向气刨，得到缺陷坑，参见图1，将碳棒的电弧弧光从左到右沿着端部止裂孔10至端部止裂孔20的方向一层一层向裂纹深度的方向气刨；
消除裂纹后，待缺陷坑冷却后，将缺陷坑表面的增碳硬化层铲磨去除得到气刨坑，铲磨去除的硬化层深度为1mm～3mm；
对气刨坑进行补焊修型。该方法适用于去除长度不大于250mm的裂纹。
进一步，对于长度大于250mm的裂纹，在打端部止裂孔之后，还在裂纹的两个端头之间的裂纹上打至少一个分段止裂孔，分段止裂孔距离端部止裂孔的长度为100mm～150mm，当有两个或更多个分段止裂孔使，分段止裂孔之间的距离为100mm～150mm。
进一步，打端部止裂孔或分段止裂孔时，对于裂纹深度≤30mm时，采用碳弧气刨方法直接在裂纹两个端头处刨出端部止裂孔，即将碳棒的弧光正对裂纹两个端头处刨出端部止裂孔，或者在两个端头之间的裂纹上刨出分段止裂孔；对于裂纹深度＞30mm时，先使用碳弧气刨方法在裂纹两个端头处刨出20mm～30mm深的端部止裂孔，即将碳棒的弧光正对裂纹两个端头处刨出端部止裂孔，或者在两个端头之间的裂纹上刨出20mm～30mm深的分段止裂孔，再使用钻具钻出深度大于裂纹深度的端部止裂孔及分段止裂孔，以避免深度太深时还用碳弧电弧刨孔，热量集中产生二次裂纹。
进一步，采用上述方法打出的端部止裂孔和分段止裂孔的直径不小于6mm，端部止裂孔和分段止裂孔的深度比裂纹的深度深4mm～6mm，端部止裂孔的边缘距离裂纹的端头处的距离为3mm～5mm，以将端头处的裂纹充分截止，避免端头处产生二次裂纹。
进一步，待端部止裂孔或分段止裂孔都打好后，在裂纹所在面的背面用天然气管的小火预热至裂纹及其周围200mm～400mm范围内的温度达到100℃～150℃，开始碳弧气刨清除裂纹，采用碳弧气刨法清除裂纹时，采用由外向内交叉间断气刨法。
由外向内交叉间断气刨法为：先按照端部止裂孔向分段止裂孔的方向气刨端部止裂孔与相邻分段止裂孔之间的裂纹，再间断气刨分段止裂孔之间的裂纹。
需要说明的是：参见图2、图3，为了更清楚的结合附图说明由外向内交叉间断气刨法，又不会造成说明书标记标号混乱，图中将分段止裂孔分别用标号标记为分段止裂孔30、分段止裂孔40、分段止裂孔50、分段止裂孔60，当然还可以依次类推，在说明书其他位置未标明标号的分段止裂孔涵盖附图中的用上述标号标记的分段止裂孔，同理，端部止裂孔也涵盖用标号标记的端部止裂孔10、端部止裂孔20。
在图2中，由外向内交叉间断气刨法的气刨顺序为：先从端部止裂孔10刨至分段止裂孔30，再从端部止裂孔20刨至分段止裂孔40，最后从分段止裂孔30刨至分段止裂孔40。
在图3中，由外向内交叉间断气刨法的气刨顺序为：先从端部止裂孔10刨至分段止裂孔30，再从端部止裂孔20刨至分段止裂孔40，然后从分段止裂孔30刨至分段止裂孔50，然后从分段止裂孔40刨至分段止裂孔60，然后从分段止裂孔50刨至分段止裂孔60。
参照图3的气刨顺序方法，对于具有更多个止裂孔的裂纹，依次类推，根据裂纹的深浅，从两端到中间、从左到右、不连续、间断的、一层一层地向下刨，刨至裂纹深度以下4mm～6mm处。
进一步，在消除裂纹后冷却缺陷坑时，使用厚度为40mm～80mm的保温棉覆盖裂纹缺陷坑及其周围300mm范围，通过遮盖覆盖物使其缓慢冷却至20℃～50℃，然后再铲磨去除增碳硬化层。
进一步，参见图4，气刨坑具有坡口和圆弧形底部，这样的形状有利于后续焊补。气刨坑的截面形状为具有坡口和圆弧形底部，坡口为带钝边U形坡口，坡口深度D＜25mm时，圆弧形底部半径R≥4mm；坡口深度D≥25mm,圆弧形底部半径R≥6.5mm。气刨坑两面坡口夹角β约为20°，坡口角度是指两坡口面之间的夹角。
说明书中的碳弧气刨法是本领域技术人员所熟知的一种对金属表面加工的方法，碳弧气刨是使用碳棒或石墨棒作电极，与工件间产生电弧，将金属熔化，并用压缩空气将熔化金属吹除的一种表面加工沟槽的方法。例如，在焊接生产中，主要用来刨槽、消除焊缝缺陷和背面清根。
Claims (9)
1.一种高强度铸钢件裂纹消除方法，其特征在于包括以下步骤：
在铸件上标识裂纹的位置；
在裂纹的两个端头处打端部止裂孔；
清理裂纹：待端部止裂孔打好后，对铸件裂纹所在面的背面用小火预热至裂纹及其周围200mm～400mm范围内的温度达到100℃～150℃，开始碳弧气刨清除裂纹；
采用碳弧气刨法清除裂纹时，将碳棒的电弧弧光沿着裂纹的长度方向，从一个端部止裂孔到另一个端部止裂孔一层一层的向裂纹深度的方向气刨，得到缺陷坑；
消除裂纹后，待缺陷坑冷却后，将缺陷坑表面的增碳硬化层铲磨去除得到气刨坑，铲磨去除的硬化层深度为1mm～3mm；
对气刨坑进行补焊修型。
2.如权利要求1所述的高强度铸钢件裂纹消除方法，其特征在于：在铸件上标识裂纹的位置时，采用耐热色笔描绘出整个裂纹的轮廓。
3.如权利要求1所述的高强度铸钢件裂纹消除方法，其特征在于：在打所述端部止裂孔之后，还在裂纹的两个端头之间的裂纹上打至少一个分段止裂孔。
4.如权利要求3所述的高强度铸钢件裂纹消除方法，其特征在于：打端部止裂孔或分段止裂孔时，对于裂纹深度≤30mm时，将碳棒的弧光正对裂纹的两个端头处刨出端部止裂孔，或者在两个端头之间的裂纹上刨出分段止裂孔；对于裂纹深度＞30mm时，先使用碳棒的弧光在裂纹的两个端头处刨出20mm～30mm深的端部止裂孔，或者在两个端头之间的裂纹上刨出20mm～30mm深的分段止裂孔，再使用钻具钻出深度大于裂纹深度的端部止裂孔及分段止裂孔。
5.如权利要求4所述的高强度铸钢件裂纹消除方法，其特征在于：采用上述方法打出的端部止裂孔和分段止裂孔的直径不小于6mm，端部止裂孔和分段止裂孔的深度比裂纹的深度深4mm～6mm，端部止裂孔的边缘距离裂纹的端头处的距离为3mm～5mm。
6.如权利要求3所述的高强度铸钢件裂纹消除方法，其特征在于：待端部止裂孔或分段止裂孔都打好后，在裂纹所在面的背面用小火预热至裂纹及其周围200mm～400mm范围内的温度达到100℃～150℃，开始碳弧气刨清除裂纹，采用碳弧气刨法清除裂纹时，采用由外向内交叉间断气刨法。
7.如权利要求6所述的高强度铸钢件裂纹消除方法，其特征在于：当分段止裂孔为至少两个时，所述由外向内交叉间断气刨法为：先按照端部止裂孔向分段止裂孔的方向气刨端部止裂孔与相邻分段止裂孔之间的裂纹，再间断气刨分段止裂孔之间的裂纹。
8.如权利要求1所述的高强度铸钢件裂纹消除方法，其特征在于：在消除裂纹后冷却缺陷坑时，使用厚度为40mm～80mm的保温棉覆盖裂纹缺陷坑及其周围300mm范围，使其缓慢冷却至20℃～50℃，然后再铲磨去除增碳硬化层。
9.如权利要求1所述的高强度铸钢件裂纹消除方法，其特征在于：所述气刨坑具有坡口和圆弧形底部，坡口夹角为20±2°，对于坡口深度小于25mm时，圆弧形底部半径不小于4mm；对于坡口深度不小于25mm,圆弧形底部半径不小于6.5mm。
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