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探讨研究机床相关技术

机床铸件缺陷修复常用方法

电弧焊


机床工作台,重量3~5吨,材质HT200,缺陷位置在工作台表面,缺陷处面积S<800m²,深度h<10mm。共5件,每件1~2处需要修补。


电弧焊,用铸铁焊条Z308进行焊补,焊补工艺分高温预热焊和常温焊两种。


第一种高温预热方法3件:需在地面或地坑中砌垒土砖加热窑,配备起重设备,焊前预热至550℃~650℃,焊补后保温5~8小时。


第二种常温焊2件:工件焊前不预热,焊后保温3~4小时。


第一种的效果比第二种要好,但成本高,过程复杂,工人焊补条件恶劣。两种方法均不能避免出现裂纹、色差、硬点,焊补后均有不易加工现象出现,焊条价格相对项粉较便宜。


电弧焊用镍基铸铁焊条Z308或Z408焊补,焊补过程对工人的技术水平及实践经验要求很高。焊层与焊层之间应停顿冷却至80℃以下,起弧位置与收弧位置每层应交错安排。


每层应均匀锤击,锤击力以30~50公斤力为宜,边缘结合区应适当加大锤击力度。根据焊补面积的大小、焊补铸件材质及牌号的不同,其焊补方法及工艺均有不同。


根据焊补结果分析,焊补区气孔夹渣及裂纹较少产生,机械加工性良好,结合强度高、无脱落现象。


由于高温脱碳及焊条吹力等因素的影响,易产生咬边、形成“焊补痕迹”。又因为铸铁焊条材质的主要成份是镍,故焊补区颜色与母材有很大差异,而且铸铁焊条价格比较昂贵。


喷焊


机床导轨,材质HT250,长8~12米,共2件,导轨精磨前出现缺陷,玉米粒大小,每件1~2处。


按喷焊工艺执行,先将导轨面预热至150℃~180℃以上。焊粉通过焊枪被加温至熔融状态,在高压空气的作用下,连续高速的撞击到需要的表面,完成初步焊粉的喷涂。然后将喷涂面加热至900℃~ 1200℃以上,使焊粉熔化后形成平整面。

图示是喷涂焊粉时的原理简图


工作粉一般为镍包铝的合金颗粒,底层粉一般为镍包钴或镍包铬的合金颗粒。由于预热及加热时间长,工件受热面积较大,热应力较大,后期容易产生裂纹,同时线收缩方面产生裂纹倾向也比较大。裂纹倾向受喷焊时间、喷层厚度,工人技术等因素影响。


在实际操作中,缺陷大小有一个适宜的范围。缺陷太小,焊粉浪费太大;缺陷太大太深,后期容易出现裂纹。而且焊补的缺陷需清理整形,形状应便于喷粉的进入沉积。


喷涂喷焊工艺原主要应用于大面积防腐涂层或耐磨涂层的制备,现应用于缺陷的修补,其喷粉的利用率则相当低,一般不会达到50%。


由于喷粉材质中依然含有一定量的镍,故形成的喷焊层颜色与电弧焊相近,即与母材的颜色依然有一定的差异。焊补后可以进行机械加工,牢固程度接近电弧焊,工人的劳动强度低于电焊。


另外由于喷粉的价格较昂贵,特别是底粉,且有效利用率很低(<50%),所以修补成本是应用此种工艺方法必须注意考虑的一个因素。


镶堵


销堵是铸造工人们在日常工作中创造出的一种简易方法。简单地讲,就是先将缺陷进行规则形状的加工,一般为圆形,按其加工后的形状尺寸,配合加工出相应的相同材质的销堵。我们用实例操作来说明销堵工艺的具体方法。


机床工作台,重量2~3吨,材质HT200,缺陷位置在工作台侧表面,精加工后缺陷大约直径φ10mm左右,深度5mm左右。共2件,每件2~3处需要修补。


对于铸铁而言,因其塑性很差,所以,销、孔的配合间隙很重要。如果过盈量大了,会将铸件孔处撑裂;如果过盈量小了,日后在工作中容易脱落。


根据缺陷孔的大小,一般间隙为+0.01mm~+0.02mm,而且销堵砸进去也有很强的经验技巧。


先将缺陷加工为直径φ12mm、深7mm的孔。实际测量后加工一个φ12、长7.2mm的圆销,保证间隙+0.01mm~+0.02mm、且长度高于平面0.2~0.3mm。


将圆钥砸入孔后,改用0.5磅以下的小铜锤,沿圆销边缘向外捻击至无缝隙痕迹,最后研磨至基准。此种方法受缺陷位置、大小、形状等诸多因素的影响,应用范围越来越小。


小结


为了减少废品,企业在铸件缺陷修补方面也进行了各种尝试,可能同时用着以上几种方法。虽然每种方法都有着它的优势,但对于缺陷修补来讲,裂纹、色差、硬点这三方面,传统的修补方法均没有得到彻底的解决。这也就是在机床铸造行业,不能彻底解决缺陷修复的根本原因。


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作者: 哈米吉机床工业设计(深圳)有限责任公司

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