铸件缺陷如何修复

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一、铸造行业的现状分析(成品率修补的比率)

目前我国的铸造工业的生产规模,铸件的产量品种,都已经处于世界前列。雄厚的工业基础为众多行业提供了大量的铸件(毛坯和零件)。

近年来,我国的铸造工业已进入到厂点多、产量大、门类齐全的世界铸造大国行列,同时我国铸件出口增长较快,仅今年1-3月份我国铸钢件、铸铁件产量分别达到2,469,140吨,1,040,613吨,同比增长13.32%,12.54%。出口产品也由简单件进展到要求较高的形状复杂的铸件。但与美、日、德、法等铸造强国相比,还有相当的差距。

主要表现在,我国的铸件以‘老’‘ 大’‘ 黑’‘ 粗’而出名,主要原因在于我国铸造业存在废品率较高的现象。我国普通铸铁件的废品率约为10%左右,复杂件、高档件在10%到15%左右,铝合金压铸件在8%到10%左右。同时缺陷主要集中在铸件表面或内部出现的气孔、砂眼等。其中80%左右的缺陷都是可以通过修复来挽救的。导致缺陷原因很多,在工艺安排、材料选择、铸造模具设计与制作、浇注成型等过程中,如果不能科学和严谨的设计与执行,都将导致废品率的出现和提高。

随着世界经济的发展,我国成为铸造强国,铸造生产要必须走优质、高效、低耗、清洁的可持续发展道路。根本的方法是:铸件由低附加值产品向中、高档铸件发展。这要求必须提高整个铸造的技术水平,但是铸造技术水平是一个系统工程,受制于现实的情况,短期内很难得到大幅度的提高。当务之急是降低铸件的废品率,由此铸件的修复效益已经越来越被企业看重,即使是技术实力雄厚的知名外资企业和国有大型企业也纷纷采用铸件修复的方式来弥补现有铸造技术的不足。各企业在挽救缺陷铸件方面因各自情况往往采取不同的方式。

二、修补情况及设备分析

1、铸工胶水:

它是企业修补铸件的本能的选择,最主要的特点是简单,方便,价格低廉,对员工要求不高。但是这种方式只适合粗放的铸件,一般修补处不能进行后续加工,且结合强度硬度很低。这样的工艺只适合简单粗放的铸件,或者是附加值比较低的铸件。 随着铸造工业的发展,铸工胶水越来越不适应客户的要求,

2、焊补:

几乎所有的铸造厂家都选择焊补来解决生产中遇到的铸造缺陷。铸件焊补修复就是采用焊材一般与铸件材质相匹配了金属填充料,从而达到母体所要求的基本机械性能标准。这需要焊补方式多样;焊补方法简单;焊补效率高,焊补成本低,焊补对环境污染小,并且焊补之后后续处理简单,只有这样才能被铸造厂家所接受认可和信赖。目前市场上,铸件焊补所得焊机种类比较多,大体有以下几种:

2.1、电焊机

电焊机是铸造厂必备的设备,它是利用电极两极在瞬间短路时引燃电弧,利用产生的电弧来熔化电焊条和焊材,冷却后来达到使它们结合的目的。是最传统的焊接方式,一般常用于铸铁、铸钢件焊补,或者是一些传统的焊接焊补。

优点:适合在干燥的环境下工作,不需要太多要求,体积相对较小,操作简单,使用方便,速度较快,焊接后焊缝结实,适合大面积的焊补焊接。可以瞬间将同种金属材料(也可将异种金属连接,只是焊接方法不同)永久性的连接,焊缝经热处理后,与母材同等强度,密封很好。

缺点:电焊机在使用的过程中焊机的周围会产生一定的磁场,电弧燃烧时会向周围产生辐射,弧光中有红外线,紫外线等光种,还有金属蒸汽和烟尘等有害物质,所以操作时必须要做足够的防护措施,且需要专门的电焊工进行操作。不适合于高碳钢的焊接焊补,由于焊缝金属结晶和偏析及氧化等过程,内部有应力,焊后容易开裂,产生热裂纹和冷裂纹。内部容易产生气孔、夹渣等二次缺陷;焊点上硬度过高,一般还需要退火热处理才可以满足加工要求。这就决定了电焊机只能修补一些比较粗糙的铸件,即使修补精密的铸件,需要预热,焊后需要退火处理,焊补比较繁琐。这需要更高级的焊补设备弥补它的不足。

2.2、氩弧焊:

氩弧焊又称氩气体保护焊。 就是在电弧焊的周围通上氩弧保护性气体,将空气隔离在焊区 之外,防止焊区的氧化。

精密铸件(合金钢,不锈钢精铸件),铝合金压铸件多采用氩弧焊机焊补。部分模具制造和修复厂家,也采用该焊机修复模具缺陷。

优点:焊补效率高,精度较电焊机高。焊丝种类较多,不锈钢、铝合金产品上应用最广。可用于焊接,强度姣高。

缺点:氩弧焊因为热影响区域大,因D对铸件冲击过大,熔池边线有痕迹。焊补钢件有硬点。由于热影响,焊补有色铸件或薄壁件时,易产生热变形。操作技术要求较高。工件在修补后常常会造成变形、硬度降低、砂眼、局部退火、开裂、针孔、磨损、划伤、咬边、或者是结合力不够及内应力损伤等缺点。尤其在精密铸造件细小缺陷的修补过程在表面突出。氩弧焊与焊条电弧焊相比对人身体的伤害程度要高一些,氩弧焊的电流密度大,发出的光比较强烈,它的电弧产生的紫外线辐射,约为普通焊条电弧焊的5~30倍,红外线约为焊条电弧焊的1~1.5倍,在焊接时产生的臭氧含量较高,因此,尽量选择空气流通较好的地方施工,不然对身体有很大的伤害。这就要求氩弧焊需要在专门的场所,需要专门的人员操作,大大降低了其灵活性。

三、冷焊修补

冷焊机:能够在瞬间(ms级)将焊接能量释放于某个极小范围(<1平方毫米),使补材完全熔接于工件上。焊补过程中工件产生热量极小,工件整体上处于常温状态,因此可以避免传统焊接的变形、裂纹、变色等缺点。经过几年的发展,焊机应用方向和技术都得到了很大的发展,已经在修复市场占有很大的份额。

按照冷焊机产品分类有:贴片机和传统电火花堆焊修复机。

1、贴片机

采用瞬间高频放电原理将焊片(钢铁薄片、粉末、焊粉或加工废削)(0.05-0.20mm)通过高频放电粘贴到工件表面或填充到缺陷处(如砂眼),每次粘贴厚度最大等同与焊片厚度,焊接质量取决于放电是否均匀。适合于工件磨损,加工超差修复。优点是修复后的铸件色差小,基本不产生内应力,无变形咬边,焊后修复量小,可以直接进行加工。

缺点:焊补的速度很慢,通常2mm的孔需要3-5分钟,不适合大规模的修补;修补之后的硬度低,一般只能在HB150左右,对高硬度的铸件只能望洋兴叹;结合度低,由于补材是附着在工件上面,一般车床铣床之后容易脱落;焊后光洁度较低,对于加工之后有光洁度要求的铸件有心无力,由于其经常使用铜棒接触补材,难免出现铜屑或小的气孔麻点,只能修补一些加工要求不太高的铸件

2、传统电火花堆焊修复机

采用火花瞬间高频放电原理,将镍基焊材或者专用焊材离子态之后瞬间作用于工件表面,使焊材和工件以冶金方式熔合为一体。工件表面在整个焊补过程中产生热量极小。焊枪采用旋转电极,焊丝直径从1.6-3.0mm不等。适合于铸造缺陷的修复。且该机器在功率与放电频率的设置上,可以做到表面涂覆强化。可修补钢铁、铜、铝等各类金属。

优点:安装方便,操作简单,一般人员稍加培训即可操作。焊补强度高,焊补部位无退火、无裂纹、无变形、无内应力产生,焊点处不会产生加工硬点,修补速度相对于贴片机来说比较快,修复的精度比较高,且可以通过X光探伤、渗透、拉伸等测试。已经为众多的铸造厂家接受和使用。另外,在模具修复方面也有部分的使用价值。

缺点:速度慢,2mm的铸铁需要3分钟左右。对应焊材少,铸铁件只能用镍基焊材(300左右/公斤)焊补成本高,并且焊材的使用率只能达到80%。色差相对来说比较大,结合度低,由于其原理是高频放电,也就是颗粒化堆焊上去的,结合相对于氩弧焊来说是比较低,对有色金属生铁件致密性较差。光洁度不高,对于高光洁的铸件不能达到要求。再者由于传统冷焊机的设计原理,功率一般在2000w左右,内部电子元件是裸露的,在铸造车间这个环境下,机器经常出故障,尤其是电极枪(气电分开,极易损坏),既浪费能源又不适合铸造厂家大规模的修补要求。

3、BZ-CR200智能型铸件修补冷焊机特点

1.技术先进:采用高性能DSP处理器, 数字控制系统,输出控制精确。

2.常温焊补:基体无需预热,堆焊的过程是微区内瞬间的热量输入-散失的反复过程,整个焊补过程基体始终处于常温状态(基体温度始终小于60℃),焊后不变形、不咬边、不开裂、无硬点。

3.焊后处理及色差:焊补精度高,焊补精度可达到微米级,铸件非加工面焊后可经简单打磨后直接做二次抛丸;加工面焊后无硬点,可直接进行车磨刨铣镗等机械加工,加工后无气孔、无砂眼、色差小或基本无色差

4.结合强度高:由于本焊机的单点输出能量高,焊材的每一个单点以熔融的状态结合到基体,形成冶金结合,产生极强的结合力,抛丸或机加工不会脱落。

5.对铜、铝的优秀焊补效果:由于瞬间的高能量输出,有效的解决了铜铝等高导电率金属的焊补,克服了普通电火花堆焊结合不牢和速度慢的缺点。

6.焊补效率快:由于采用独特的DSP程序化管理,输出控制精确,使得焊补的大多数功率能精准作用在焊材与工件的熔合上,而不是将功率消耗在机器内部,因此焊补效率是同类焊机的数倍。

7.智能化:A.具备经验数据存储功能,常用参数经验值存储后可直接调用。

B.双焊补模式:采用精密焊+高速焊的两种焊补模式,精细加工面缺陷选择精密焊、非加工面或大缺陷选择高速焊,灵活选择焊补模式,更智能。

8.一机多用:既可针对各种金属缺陷焊补、也可用作模具表面被覆强化等功能。

9.环保性:工作过程中无任何污染。

10.操作性:无须操作证,无须专业焊工,普通人只需学习几分钟就能掌握。

11.便携性:无须专门操作台,在现场立刻修复,提高生产效率,节省费用。

12.焊枪:焊枪采用双风冷设计,可同时接通空气和氩气,空气带出焊枪内部热量,氩气防止焊点氧化(注:焊补铸铁件可不用氩气,节省用气成本),可连续使用8小时以上焊枪不会烫手,焊枪电机的使用寿命也更长。

13.设备应用:

汽车部件铸造产品:汽车发动机缸体、缸盖、缸套、曲轴、活塞、进排歧管、制动盘、钳体、支架、变速箱壳体、蜗壳等铸造缺陷修复,如砂眼、气孔等。

机械工业与机床业:机床导轨、床头箱体,大型机械的轴类、齿类部件、轧钢用的冷、热轧辊、工程机械的液压杆、减速机箱体、电机壳体、等各种零配件。

航空与船舶制造业:压缩机壳体、空压机壳体、高温合金、不锈钢精密部件等。

泵阀及石油行业:各种阀体、阀座、阀板、阀门密封面、水泵壳体、渣浆泵、耐腐蚀泵、潜油电泵叶轮、TC轴承等各类铸件。

炊具壁炉行业:各种铸铁炊具、搪瓷炉架、搪瓷壁炉铸件等。

各种行业的有色金属件:如电力行业的SF6互感器的铝合金件,汽车行业的铝合金轮毂、缸体、缸盖、离合器壳、油底壳、5G通讯行业的铝合金滤波器腔体,新能源动力电池行业的电池包箱体,风机铝合金叶轮、铝合金散热器等。

铜合金的各种铸件:如铜工艺品、防爆工具、铜阀门、管件等。

压铸模具:压铸模具型腔和内浇口的表面被覆涂层强化,防止粘铝,提高产品合格率,延长模具的使用寿命。

铸造模具:铸铁模具表面气孔、砂眼;铝合金模具表面磕碰伤、气孔、砂眼等。

14.适用焊材:由于BZ-CR200独体的控制方式,输出能量高,控制精确,所以焊材的适用性极广,除常规的电火花冷焊机堆焊专业焊材外,其他普通焊机所用的直径在1.2-4.0mm以内的实心焊条均可使用。

2022年11月25日 22:42
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