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

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。