CN109590671A - 一种铸件裂纹的非焊接修复工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及铸件裂纹修复领域,具体为一种铸件裂纹的非焊接修复工艺,尤其适用于大型铸件设备的在线非焊接应急修复。该工艺包括如下步骤:(1)为了保证修复时裂纹不产生延伸裂纹,在现有裂纹起点、末尾点处分别使用气动手枪钻钻孔;(2)钻孔后使用丝锥进行攻丝,形成带倾角的螺纹孔;(3)将带倾角的螺栓旋转进螺纹孔中并锁紧;(4)在每两个螺栓之间再进行钻孔攻丝处理,重复上述步骤(2)、(3);(5)使用气动打磨机打磨抛光螺栓表面,使其与修复件表面保持平整光滑,并使用探伤手段检测修复部位是否存在缺陷。本发明解决现有工艺焊接成功率低、修复周期成本高、适用领域范围窄等问题,适用于高危化工、不能明火施焊的现场修复。

Description

一种铸件裂纹的非焊接修复工艺
技术领域
本发明涉及铸件裂纹修复领域,具体为一种铸件裂纹的非焊接修复工艺,尤其适用于大型铸件设备的在线非焊接应急修复。
背景技术
铸造件由于其原材料来源广,价格低廉,可以生产各种形状复杂零件,铸件的形状尺寸与成品非常接近,减少切削量等因素,在工业制造中应用广泛。在农业机械、机床、大型化工设备中50%~80%的重量都是铸件。然而,铸件机械性能不如锻件,组织粗大,内部缺陷多。在使用过程中容易出现裂纹或者整块脱落的现象,造成设备的停运甚至报废。
目前,针对铸造件缺陷的处理方式基本上均为通过手工电弧焊、氩弧焊等焊接方式进行焊接修补。但是由于铸铁本身含碳量高、强度低,可焊性比较差,焊接成本高,对焊接工艺的要求高,焊接方式一次焊接成功率较低。其它使用较少的新修复工艺(诸如:电刷度、冷焊接、激光等新型焊接方式)。适用的铸件范围偏窄,只适合少数对焊后强度要求不高的小型铸件,偏向于实验性质的特殊单件修复工艺。
然而,大型铸件均有强度要求,部分复杂环境下的铸件无法进行现场焊接作业,甚至部分化工单位现场是严禁使用电气焊切割作业的。
发明内容
为了解决现有的焊接修复工艺局限性,本发明的目的是提供一种铸件裂纹的非焊接修复工艺,解决现有工艺焊接成功率低、修复周期成本高、适用领域范围窄等问题。
本发明的技术方案如下:
一种铸件裂纹的非焊接修复工艺,包括如下步骤:
(1)使用气动打磨机打磨铸件裂纹表面,去除裂纹及其附近表面污物、油漆层,还原待修复部位金属光泽;
(2)为了保证修复时裂纹不产生延伸裂纹,使用气动手枪钻在裂纹的首尾两端分别钻φ5mm至φ10mm大小的止裂孔;
(3)使用气动手枪钻沿裂纹中心线进行钻通孔,每个通孔的中心在裂纹中心线上,相邻的两个通孔的间距分别相等;
(4)使用丝锥对通孔进行攻丝形成螺纹孔,螺纹孔的内螺纹与螺栓的外螺纹相匹配;
其中,螺栓为螺栓头部与螺杆上下设置的一体结构,螺杆的上部设置螺杆头,螺杆头的底部为向内凹的楔形,螺栓头部的下部设置头部缩径,螺栓头部与螺杆头之间通过头部缩径过渡连接,头部缩径为直径由上至下逐渐变小的圆台形;其中,a°=30°,代表螺牙内表面与水平面的夹角;b°=45°,代表螺牙外表面与水平面的夹角;c°=60°,代表螺杆头的底部楔形斜面与竖向的夹角;e°=15°,代表头部缩径的斜面与水平面的夹角;
(5)使用气动螺丝刀头通过螺栓头部将螺栓旋转进螺纹孔内;
(6)使用气动打磨机将所有螺栓高于修复部位表面的螺栓头部打磨去除;
(7)在每两个螺栓的中间部位,重复进行上述步骤(2)至步骤(6)过程;
(8)使用探伤手段检测修复部位是否存在缺陷;
(9)进行表面抛光处理、刷漆还原铸件外表外貌,完成修复。
所述的铸件裂纹的非焊接修复工艺,当铸件的缺陷为单纯的一道细长的贯穿性裂纹,则按所述工艺步骤实施修复。
所述的铸件裂纹的非焊接修复工艺,当铸件的缺陷为整体表面脱落时,对脱落块表面进行打磨规整,沿铸件缺口边缘重复所述工艺步骤,完成脱落块与铸件本体之间的连接。
所述的铸件裂纹的非焊接修复工艺,螺栓通过三个区别于传统螺栓的螺纹角a°、b°、c°,以达到在螺栓锁紧的过程中对四周产生拉力,并将裂纹两侧金属向中心处聚拢,以达到固定作用;同时,螺栓在锁紧过程中其螺栓头部多余部分自动断开,减少后续打磨加工难度。
所述的铸件裂纹的非焊接修复工艺,为了保证钻孔通孔位置的准确性,使用气动手枪钻钻孔时配合钻孔工装。
所述的铸件裂纹的非焊接修复工艺,步骤(8)中,对修复部位表面进行相应的无损探伤,检测是否存在肉眼不可见缺陷;对有压力要求箱体类铸件,还进行相应标注待压测试,检测是否存在漏气、漏水现象。
本发明采用非焊接、螺栓固定修补工艺,用于修复铸件箱体表面裂纹,其设计思路如下:
(1)铸件裂纹的非焊接修复工艺特点
采用特殊螺栓作为修补工具,不需要进行动火热焊焊接、热切割作业。在实际在线修复过程中,本发明修补工艺对铸铁修复件的影响只存在物理变化,在原始裂纹的扩孔、打磨处理等均为简单的外观减材过程。避免传统焊接修复所要面临的焊缝熔池化学反应、金相组织变化、应力变化、变形量控制等问题。
(2)铸件裂纹的非焊接修复工艺的原理
非焊接修复工艺采用特殊夹角的定制螺栓,该螺栓a角=30°,b角=45°,a角<b角,所以两者形成一个为面朝螺杆内部的夹角15°倒钩状螺牙。这使得在螺栓锁紧的过程中,在该殊角度倒钩状螺牙的作用下,在水平方向即垂直于螺栓方向,会产生一个向内的拉力,将螺栓两侧的物体往螺栓聚拢,这种拉力的大小取决与定制螺栓的自身规格、材质强度与大小数量。
(3)在线作业
铸件裂纹的非焊接修复工艺所需要的工具包括并布局限于:多枚定制螺栓、专用打磨、钻孔工具、定制钻头、丝锥等。所有工具轻便简易,能够适应各种现场复杂环境的铸件裂纹修补工作。
与现有技术相比,本发明的优点及有益效果是:
(1)运用领域广:由于采用非焊接方式,不会使铸件本身材质发生改变,所以在一定压力强度下,适用于大部分箱体类铸件裂纹的修复,特别适用于高危化工、不能明火施焊的现场修复。
(2)维修周期短:不需要对工件进行焊前焊后处理,直接就能进行现场修复作业,修复后直接能够安装运行,大大减少企业长期停产产生的费用。
(3)修复工艺简单:本发明工艺流程简单,经简单培训就能够进行实操,相对于培养一名高级焊工周期大大缩短。
(4)与传统焊机相比,本发明维修工具轻便小巧便于随身携带,维修设备中所用的气动工具相较于电焊机、电刷镀、激光器等大型设备价格低廉。现场作业设备出现故障时维修方便,甚至可以直接在当地采购新设备。
附图说明
图1(a)-(b)是本发明的原理图。其中,图1(a)为螺栓示意图,图1(b)
图2是本发明的施工流程图。
图中1.螺栓,2.裂纹,3.止裂孔,4.通孔,5.修复完成后铸件表面,6.螺栓头部,7.头部缩径,8.螺杆,9.螺杆头。
具体实施方式
在具体实施过程中,本发明铸件裂纹的非焊接修复工艺,包括如下步骤:
(1)为了保证修复时裂纹不产生延伸裂纹,在现有裂纹起点、末尾点处分别使用气动手枪钻钻孔;
(2)钻孔后使用丝锥进行攻丝,形成带倾角的螺纹孔;
(3)将带倾角的螺栓旋转进螺纹孔中并锁紧;
(4)在每两个螺栓之间再进行钻孔攻丝处理,重复上述步骤(2)、(3);
(5)使用气动打磨机打磨抛光螺栓表面,使其与修复件表面保持平整光滑,并使用探伤手段检测修复部位是否存在缺陷。
下面,通过实施例和附图对本发明进一步详细阐述。
实施例
如图1(a)-(b)所示,本发明使用的螺栓1为螺栓头部6与螺杆8上下设置的一体结构,螺杆8的上部设置螺杆头9,螺杆头9的底部为向内凹的楔形,螺栓头部6的下部设置头部缩径7,螺栓头部6与螺杆头9之间通过头部缩径7过渡连接,头部缩径7为直径由上至下逐渐变小的圆台形。其中,a°=30°,代表螺牙内表面与水平面的夹角;b°=45°,代表螺牙外表面与水平面的夹角;a°与b°形成的特殊角度螺牙,主要起到收紧水平两侧的作用。c°=60°,代表螺杆头9的底部楔形斜面与竖向的夹角,作为辅助增加垂直紧固力及部分水平收紧作用。e°=15°,代表头部缩径7的斜面与水平面的夹角,主要目的在于减小螺栓头部承受剪切力的能力,在螺牙完成锁紧后可以快速去除螺栓头。
如图1(a)-(b)所示,螺栓1通过三个区别于传统螺栓的螺纹角a°、b°、c°,以达到在螺栓锁紧的过程中对四周产生拉力,并将裂纹2两侧金属向中心处聚拢,以达到固定作用。同时,螺栓1在锁紧过程中其螺栓头部6多余部分自动断开,减少后续打磨加工难度。
如图2所示,本发明铸件裂纹的非焊接修复工艺,包括如下步骤:
1、对待修复的铸件进行未修复前的拍照存档,以及必要的尺寸参数核对,具体需要核对的参数包括:裂纹的长度大小,以便制定相应的修复工艺,选择合适规格的修补材料,同时可以与修复完成后的铸件进行对比。
2、使用气动打磨机打磨铸件裂纹表面,去除裂纹2及其附近表面污物、油漆层等,还原待修复部位金属光泽。
3、为了保证修复时裂纹2不产生延伸裂纹,使用气动手枪钻在裂纹2的首尾两端分别钻φ5mm至φ10mm大小的止裂孔3,止裂孔3大小根据箱体裂纹实际大小更改。
4、使用气动手枪钻沿裂纹2中心线进行钻通孔4,通孔4的数量和大小可根据箱体裂纹实际大小进行更改。为了保证钻孔通孔4位置的准确性,使用气动手枪钻钻孔时应配合钻孔工装。以此保证每个通孔4的中心在裂纹中心线上,相邻的两个通孔4的间距分别相等。
5、使用丝锥对通孔4进行攻丝形成螺纹孔,螺纹孔的内螺纹与螺栓1的外螺纹相匹配。
6、使用气动螺丝刀头通过螺栓头部6将螺栓1旋转进螺纹孔内。
7、使用气动打磨机将所有螺栓1高于修复部位表面的螺栓头部6打磨去除。
8、在每两个螺栓1的中间部位,重复进行上述步骤3至步骤7过程。
9、对修复部位表面进行相应的探伤,如:着色探伤等无损探伤,检测是否存在肉眼不可见缺陷;对有压力要求箱体类铸件,还应进行相应标注待压测试,检测是否存在漏气、漏水现象。
10、进行表面抛光处理、刷漆,还原铸件外表外貌,完成修复,修复完成后铸件表面5光洁平整。
如果铸件的缺陷为单纯的一道细长的贯穿性裂纹,则可按以上工艺步骤实施修复;如铸件的缺陷为整体表面脱落时,对脱落块表面进行打磨规整,沿铸件缺口边缘重复进行以上工艺步骤,完成脱落块与铸件本体之间的连接。

Claims (6)

1.一种铸件裂纹的非焊接修复工艺,其特征在于,包括如下步骤:
(1)使用气动打磨机打磨铸件裂纹表面,去除裂纹及其附近表面污物、油漆层,还原待修复部位金属光泽;
(2)为了保证修复时裂纹不产生延伸裂纹,使用气动手枪钻在裂纹的首尾两端分别钻φ5mm至φ10mm大小的止裂孔;
(3)使用气动手枪钻沿裂纹中心线进行钻通孔,每个通孔的中心在裂纹中心线上,相邻的两个通孔的间距分别相等;
(4)使用丝锥对通孔进行攻丝形成螺纹孔,螺纹孔的内螺纹与螺栓的外螺纹相匹配;
其中,螺栓为螺栓头部与螺杆上下设置的一体结构,螺杆的上部设置螺杆头,螺杆头的底部为向内凹的楔形,螺栓头部的下部设置头部缩径,螺栓头部与螺杆头之间通过头部缩径过渡连接,头部缩径为直径由上至下逐渐变小的圆台形;其中,a°=30°,代表螺牙内表面与水平面的夹角;b°=45°,代表螺牙外表面与水平面的夹角;c°=60°,代表螺杆头的底部楔形斜面与竖向的夹角;e°=15°,代表头部缩径的斜面与水平面的夹角;
(5)使用气动螺丝刀头通过螺栓头部将螺栓旋转进螺纹孔内;
(6)使用气动打磨机将所有螺栓高于修复部位表面的螺栓头部打磨去除;
(7)在每两个螺栓的中间部位,重复进行上述步骤(2)至步骤(6)过程;
(8)使用探伤手段检测修复部位是否存在缺陷;
(9)进行表面抛光处理、刷漆还原铸件外表外貌,完成修复。
2.按照权利要求1所述的铸件裂纹的非焊接修复工艺,其特征在于,当铸件的缺陷为单纯的一道细长的贯穿性裂纹,则按所述工艺步骤实施修复。
3.按照权利要求1所述的铸件裂纹的非焊接修复工艺,其特征在于,当铸件的缺陷为整体表面脱落时,对脱落块表面进行打磨规整,沿铸件缺口边缘重复所述工艺步骤,完成脱落块与铸件本体之间的连接。
4.按照权利要求1所述的铸件裂纹的非焊接修复工艺,其特征在于,螺栓通过三个区别于传统螺栓的螺纹角a°、b°、c°,以达到在螺栓锁紧的过程中对四周产生拉力,并将裂纹两侧金属向中心处聚拢,以达到固定作用;同时,螺栓在锁紧过程中其螺栓头部多余部分自动断开,减少后续打磨加工难度。
5.按照权利要求1所述的铸件裂纹的非焊接修复工艺,其特征在于,为了保证钻孔通孔位置的准确性,使用气动手枪钻钻孔时配合钻孔工装。
6.按照权利要求1所述的铸件裂纹的非焊接修复工艺,其特征在于,步骤(8)中,对修复部位表面进行相应的无损探伤,检测是否存在肉眼不可见缺陷;对有压力要求箱体类铸件,还进行相应标注待压测试,检测是否存在漏气、漏水现象。
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