鑄造缺陷修補機的應用及分析

說明：由于我國鑄造廢品率遠高于日本、歐盟等發達國家，于是鑄件挽救工程在我國就顯得尤為重要。世界第一臺專用于修復鑄件缺陷的設備在1999年誕生于中國北京奧宇可鑫公司，經過近五年的長時間跟蹤研究，從用戶使用的宏觀效果的反饋及微觀的實驗室分析，我們認為此項新技術已發展成熟，希望將我們的研究成果與廣大鑄造界朋友共同分享，為鑄件挽救工程盡力。

　　1 試塊的制做與分析：

　　1.1 灰鐵試塊的制做與分析

　　材質：HT250、數量：1塊、尺寸：長×寬×厚為80mm×20mm×10mm，在100mm×20mm平面上鉆Ф2-Ф6mm、深3-6mm的孔3個，補材選擇材質為HT250、厚度為0.4mm左右的車屑，設備選擇鑄造缺陷修補機第五代產品AKZQB-2000C型進行焊補。

　　(1)宏觀檢測：焊補后基體溫度升高小于等于5℃，經磨床磨削表面達粗糙度Ra0.6時目測：顏色與基體一致、無焊補痕跡、無裂紋，用手提硬度計檢測硬度：基體硬度為HB165-178，焊補點硬度為HB175-187。

　　(2)金相分析：對焊補點進行拋光、浸蝕，制做金相分析試片3塊，經250倍放大后，金相組織如圖a：左邊為基體HT250、右邊為補材HT250，焊補點組織改變率小于等于8%，中間區域為過渡區，過渡區內有部分滲碳體出現，實際寬度在0.1-0.2mm之間。

　　(3)結論：試塊在焊補過程中始終處于常溫狀態，焊補點與基體金相組織基本上未有變化，熱影響區小于等于0.2mm，機械加工后焊補點顏色與基體相同，無裂紋、無焊補痕跡、無焊補硬點。

　　1.2 球墨鑄鐵試塊的制做與分析：

　　材質：QT50、數量：1塊，尺寸：長×寬×厚為100mm×20mm×10mm，在100mm×20mm平面上鉆Ф2-Ф6mm、深3-6mm的孔3個，補材選擇材質為QT50、厚度為0.4mm左右的車屑，設備選擇鑄造缺陷修補機第五代產品AKZQB-2000C型進行焊補。

　　(1)宏觀檢測：焊補后基體溫度升高小于等于5℃，經磨床磨削表面達粗糙度Ra0.6時目測：顏色與基體一致、無焊補痕跡、無裂紋，用手提硬度計檢測硬度：基體硬度為HB170-180，焊補點硬度為HB183-195。

　　(2)金相分析：對焊補點進行拋光、浸蝕，制做金相分析試片3塊，經250倍放大檢測：金相組織如圖b：左邊為基體QT50、右邊為補材QT50，焊補點組織改變率小于等于5%，中間區域為過渡區，有大量未改變的球狀石墨體存在，滲碳體的出現數量很少，實際寬度在0.1-0.2mm。

　　(3)結論：試塊在焊補過程中始終處于常溫狀態，焊補點與基體金相組織基本上未有變化，焊補點周圍熱影響區小于等于0.2mm，機械加工后焊補點顏色與基體相同，無裂紋、無焊補痕跡、無焊補硬點。

　　1.3 鋁合金試板的制做與分析

　　材質：ZL101、數量：1塊、尺寸：長×寬×厚為80mm×20mm×5mm，在80mm×20mm平面上鉆Ф4mm、深4mm的孔3個，補材選擇材質為Ф3mm的ZL101鋁焊絲，設備選擇有色金屬缺陷修補機AKZQB-2000D。

　　(1)焊補參數：頻率800HZ、弧比55%、幅度60%、轉速85%，使用高純度氬氣。

　　(2)宏觀檢測：基體溫度升高小于等于2℃，無變形、無塌陷，經銑削表面粗糙度達Ra0.8時，目測：顏色與母體一致，無焊補痕跡，二十倍放大鏡檢測無裂紋。

　　(3)金相分析：制做分析試片，用400倍顯微鏡觀測：金相組織如圖C，熱影響區寬度微小，只跨越3?4個晶粒，晶粒大小與母體相近，未出現明顯粗大現象，熱影響區內樹枝狀晶粒已由母體的硅相處開始生長且細小均勻。

　　(4)結論：補材與母體在焊縫區內已相互結晶、連續生長、互相滲透、無明顯分界區域，母體組織未出現破壞現象。

　　2 實物鑄件的缺陷焊補效果與分析

　　2.1 鑄鐵發動機缸體滲漏缺陷的焊補效果及分析

　　材質：HT250，數量：3件，新品發動機在質檢過程中發現水腔壁、油腔壁及配合面上有氣孔、砂眼，并伴有滲漏現象，缺陷直徑大約在Ф1-Ф10mm左右，缺陷所在位置壁厚4?12mm，補材選擇08#、厚度為0.2mm的金屬片及厚度為0.4mm左右的HT250車屑，設備選擇鑄造缺陷修補機第五代產品AKZQB-2000C型。

　　(1)焊補工藝：首先用電鉆或電磨頭將小于Ф3mm的氣孔、砂眼擴大到Ф3mm以上，擴孔深度根據要求決定，一般5-6mm的深度即可承受足夠大的壓力（250MPa），焊補非加工面上的缺陷時，當焊補層與基體相平齊時，將頻率改變為16-20HZ進行平整焊補，其焊補后的表面可不用進行噴丸處理，焊補加工面上的缺陷時，可不用進行最后的平整焊補而直接進行機械加工。

　　(2)焊補效果檢測：目測焊補點無焊補痕跡、PT劑著色探傷無裂紋、250Mpa試壓無滲漏、滿足質檢要求。

　　2.2 鋁合金發動機缸體的焊補效果及分析

　　材質：ZL101，數量：3件，缸體在加工過程中加工面及非加工面出現氣孔、砂眼，缺陷位置：孔壁及配合面；缺陷數量：每件2?3個，缺陷大小：Ф2mm?Ф10 mm，補材：直徑為Ф3mm的ZL101鋁焊絲，設備選擇有色金屬修補機AKZQB?2000D型。

　　2-1焊補工藝：首先用電鉆或電磨頭將小于Ф3mm的氣孔、砂眼擴大到Ф3mm以上，擴孔深度根據要求決定，一般5?6mm深度即可承受足夠大壓力（200Mpa），設備參數如下：頻率850HZ、弧比60%、幅度65%、轉速80%，未使用氬氣保護。

　　2-2焊補效果檢測：已加工到標準尺寸的面上的缺陷，采用鋁合金專用電磨頭打磨加工，未到標準尺寸的加工面上的缺陷，通過銑削加工達到標準尺寸，目測：焊補點致密、無焊補痕跡、無色差，用二十倍放大鏡檢測無裂紋，經200 Mpa試壓無滲漏。

　　3、結論：

　　（1）、通過對灰鐵、球鐵試塊焊補效果的金相分析，及對灰鐵發動機缸體的實物焊補，我們可以認為用鑄造缺陷修補機第五代產品AKZQB-2000C型設備對鑄鐵缺陷進行焊補，補材選擇同材質的車屑，經后序機械加工后，顏色與基體一致，無焊補痕跡、無裂紋，可以滿足焊補后要求無色差的加工表面上的缺陷焊補；鑄件在焊補過程中始終處于常溫狀態，無組織變化、無內應力，故制件在工作運行中，不會因為長期的振動、溫度變化等原因釋放內應力而出現微裂紋，所以鑄造缺陷修補機不但滿足機床導軌、曲軸、剎車盤等普通鑄鐵缺陷的焊補要求，而且應用其對發動機缸體、缸蓋、箱體、殼體、油缸、泵、閥等滲漏缺陷進行焊補是也安全、可靠的。

　　（2）、通過對ZL101鋁合金試板的金相分析，及其發動機缸體實物的缺陷焊補，可以認為用有色金屬鑄造缺陷修補機AKZQB-2000D型設備對鋁合金進行焊補，制件始終處于常溫狀態，熱影響區小（0.1mm?0.2 mm），熱影響區晶粒未出現粗大現象，強度削弱程度微小，無熱變形、無塌陷、無滲漏，可以很好地滿足鋁質發動機缸體、缸蓋及其它鋁質鑄件的缺陷修補。

　　（3）、由于鑄造缺陷修補機的焊補過程是一個高頻脈沖焊補點的反復熔化堆積過程，對于小于Ф20mm的缺陷焊補有其廣擴的應用范圍；對于較大缺陷的焊補，其焊補效率是其選用時所需考慮的首要因素，大缺陷鑄件的焊補應與傳統工藝復合應用，其創造的經濟效益還是巨大的。

　　（4）、鑄造缺陷修補機在我國（北京奧宇可鑫公司）誕生已有六年的時間，技術、服務完成了從發展到完善的初級階段，AKZQB-2000C、AKZQB-2000D兩代產品所具有的常溫同材質焊補、組織致密、無裂紋、顏色與基體相同等特點，使其能很好地滿足鑄鐵、鑄鋼、不銹鋼、鑄鋁、鑄銅等金屬的缺陷焊補要求。通過長時間對其理論與實踐的研究，我們認為此種新的技術已趨成熟，它的大范圍應用必將直接為我國鑄造企業創造效益。