焊补法应用most广,most可靠;渗补法经济而有效;其它修复方法还有熔补、环氧树脂粘补、塞补、腻补、金属喷镀等。
1.1 铸钢件的焊补
焊补是铸钢件的基本生产工序之一。铸钢件上的铸造缺陷几乎都可以用焊补法修复。电弧焊被广泛采用。
(1)铸钢的焊接性 铸钢的含碳量对焊接性影响极大,合金元素的影响亦相当复杂。碳钢或低合金钢的焊接性通常用碳当量CE估计,近似计算公式颇多,大同小异,常用公式如下:
碳当量CE<0.4%,焊接性良好;碳当量愈高,焊接性愈差。
常见合金元素对钢焊接性的影响,其见表28。
表28 若干元素对钢焊接性的影响
元素 |
影响规律及说明 |
C |
C<0.25%,焊接性良好,C增加,焊接性显著下降 |
Mn |
C<0.20%,Mn<0.8%~1.0,影响不大;Mn增加,焊接性变坏 |
Cu |
Cu<0.5%,影响可不计;Cu0.5%~0.6%影响亦不大 |
Al |
加入大量Al,焊接性变坏 |
Ti,Nb |
改善焊接性 |
P |
P<0.05%,影响可不计;P增加,降低焊接性 |
S |
降低焊接性 |
碳钢和低合金钢的焊接性,见表29。
(2)焊补要点 为了保证焊补品质(质量),应认真清理缺陷处的粘砂、氧化皮、夹杂物等;开出坡口;并根据钢的焊接性做好焊前预热和焊后热处理。
表29 一些常用铸钢的焊接性
钢种 |
主要化学成分(%) |
焊接性 |
焊前预热温度(℃) |
焊后于560~650℃退火 |
碳钢 |
C<0.3 |
良 |
不需 |
不需 |
C 0.3~0.4 |
可 |
100~150① |
most好退火 | |
C 0.4~0.5 |
尚可 |
150~300 |
应进行 | |
锰钢 |
Mn1.2~1.6,C0.2~0.3 |
可 |
100~150① |
most好退火 |
Mn1.2~1.6,C0.3~0.4 |
尚可 |
150~300 |
应进行 | |
铬钢 |
Cr<1.0,C<0.2 |
良 |
不需 |
不需 |
Cr1.5~1.6,C<0.3 |
可 |
150~200℃① |
most好退火 | |
镍钢 |
Ni<2.0,C<0.2 |
良 |
不需 |
不需 |
Ni2.0~3.0,C0.15~0.30 |
可 |
100~150① |
most好退火 | |
Ni>3.0,C0.3~0.4 |
尚可 |
150~300 |
应进行 | |
钼钢 |
Mo0.4~0.6,C<0.25 |
可 |
100① |
most好退火 |
Mo0.4~0.6,C0.25~0.35 |
可 |
100~150① |
most好退火 | |
铜钢 |
Cu<2.0,C<0.2 |
良 |
不需 |
不需 |
注:V和Ti在其正常含量范围内对焊接性的影响可不考虑,Si含量在1.0%以下无明显影响。
① 形状简单的中小件可不预热。
1.2 铸铁件的焊补
铸铁件上的气孔、砂眼、夹渣、裂纹、渗漏等缺陷,若不超过焊补的允许范围,可以进焊补修复。但是,铸铁的焊接性能差,焊后常用气孔、变形,易断裂,难加工,因此焊补铸铁时,应非常慎重。 (1)焊补方法 铸铁的焊补方法通常按工件的预热温度分类:焊前不预热或仅预热到250℃以下,称为冷焊;焊前预热到250~450℃,称为半热焊;焊前预热到500~700℃,称为热焊。
|||
铸铁常用焊补方法的特点及适用范围见表30。
表30 铸铁的焊补方法及其适用范围
焊补方法 |
铸件预热 |
焊补特点 |
适用范围 |
焊条电弧焊 |
不预热冷焊 |
通常采用非铸铁焊条。若用镍基焊条,焊后可加工;若用其它种类焊条,焊后加工性差,且焊缝强度和颜色各不相同,有的与母材接近
采用大直径铸铁芯焊条和大电流时,若能严格执行冷焊工艺要点,则焊后可加工,硬度、强度、颜色与母材基本相同。但若缺陷四周刚度大时,焊后易开裂 |
冷焊、半热焊主要用于非加工面上焊补,有时也用于加工面上焊补 |
400℃左右半热焊 |
一般采用钢芯石墨化型铸铁焊条,焊后加工性不稳定,强度与母材相近 | ||
500~700℃
左右热焊 |
一般采用铸铁芯焊条。焊后需保温缓冷。可加工,硬度,强度、颜色与母材基本相同,即使缺陷四周刚度大,焊后亦不易开裂 | ||
氧-乙炔气焊 |
不预热 |
焊后可加工,硬度、强度、颜色与母材基本相同。但焊后常易开裂 |
主要用于非加工面 |
600℃左右热焊 |
预热后快速焊。焊后在650~700℃左右保温缓冷。可加工,硬度、强度、颜色与母材基本相同 |
多用于加工面 | |
钎焊 |
钎料与铸件
一同加热 |
钎料熔化,流布铸件的缝隙或空洞中。焊后,铸件变形小,易加工,但不宜高温工作 |
主要用于修补孔洞,裂缝等缺陷 |
(2)焊条的选用 焊补铸铁缺陷应根据母材选 用适当焊条,见表31。
表31 根据铸铁材质选用焊条(日本焊接协会)
母材 |
焊条种类
焊接种类 |
镍焊条
DFC Ni |
镍铁焊条
DFC NiFe |
镍铜焊条
DFCNi Cu |
铜焊条
DFC Cu |
铁焊条
DFC Fe | |
灰铸铁 |
补洞 |
优 |
优 |
优 |
优 |
优 | |
焊接 |
优 |
优 |
一般 |
差 |
差 | ||
焊补裂缝 |
优 |
优 |
稍差 |
差 |
差 | ||
球墨铸铁 |
补洞 |
良 |
优 |
一般 |
稍差 |
稍差 | |
焊接 |
一般 |
优 |
差 |
差 |
差 | ||
焊补裂缝 |
一般 |
优 |
差 |
差 |
差 | ||
可锻铸铁 |
黑心与
白心 |
补洞 |
优 |
优 |
良 |
稍差 |
良 |
焊接 |
良 |
优 |
稍差 |
差 |
差 | ||
焊补裂缝 |
一般 |
优 |
差 |
差 |
差 | ||
珠光体 |
补洞 |
优 |
优 |
一般 |
稍差 |
良 | |
焊接 |
优 |
优 |
稍差 |
差 |
差 | ||
焊补裂缝 |
优 |
优 |
差 |
差 |
差 |
注:日本JISZ3252铸铁焊条(下列成分是焊缝金属成分%):
焊条名称 |
C |
Mn |
Si |
P |
S |
Ni |
Fe |
Cu |
DFC Ni |
1.8 |
1.0 |
2.5 |
0.04 |
0.04 |
>92 |
— |
— |
DFC NiFe |
2.0 |
2.5 |
2.5 |
0.04 |
0.04 |
40~60 |
余量 |
— |
DFC NiCu |
1.7 |
2.5 |
1.0 |
0.04 |
0.04 |
>60 |
2.5 |
2.5~3.5 |
DFC Cu |
1.0~5.0 |
1.0 |
2.5~9.5 |
0.04 |
0.04 |
— |
— |
余量 |
DFC Fe |
0.15 |
0.8 |
1.0 |
0.03 |
0.04 |
— |
余量 |
— |
1.3 铸铝件的焊补
常用焊补方法及其应用见表32。
表32 铸铝件常用焊补方法及应用
方法 |
焊补要点 |
应用 |
气焊 |
1.焊条与补焊铸件相同
2.熔剂①(焊药);氯化钾30%~50%,氯化锂0%~23%,氯化钠0%~45%,氯化钡0%~40%,氯化钠0%~9%,氟化钾0%~15%,冰晶石0%~20%。
3.铸件预热到300~400℃,保温2~3h |
广泛应用 |
金属极电弧焊 |
1.焊条常用铝硅合金焊条(Si4%~6%)也可用纯铝焊条(Al≥99.5%)
2.工件预热温度:壁厚<6mm,100~150℃;壁厚6~8mm,200℃左右;壁厚8~12mm,350~400℃
3.焊后300~350℃回火 |
适于大铸件,重要铸件,如缸体,缸盖等。应用较广 |
氩弧焊 |
1.焊条位于钨极下方,端头伸入熔池,在氩气保护中,钨极熔化金属
2.铸件预热150~200℃;焊后缓冷 |
适于重要铸件,如缸体、缸盖等。质量好,成本高 |
① 指质量分数。
|||
1.4 浸渗修补
将液态材料(浸渗剂)渗透进疏松等缺陷里,硬化,堵塞孔洞,修复铸件的方法,称为渗浸修补。浸渗是铸件防渗漏的有效途径,广泛用于各种耐气压或液压的铸件,如发动机缸体、缸盖、进气管,压缩机铸件,阀类铸件,泵类铸件等。
(1)浸渗方法 浸渗分为局部浸渗和整体浸渗两大类,每类又根据浸渗条件分为若干浸渗方法。分类如下:
内压浸渗是待补铸件只留一个开口,其余开口均封闭,然后在铸件内腔装满浸渗剂,从开口处加压,浸补。
真空浸渗是将铸件装入耐压罐内,密封,抽真空,在真空条件下注入浸渗剂浸渗;压力浸渗是使浸渗剂在压力条件下浸渗铸件;真空压力浸渗是铸件装入耐压罐内先真空浸渗,再进一步压力浸渗。
真空浸渗是国内外公认的most有成效的浸渗方法,应用most多。
(2)浸渗剂 浸渗剂是在浸渗处理中用以密封铸件微孔缺陷的液态化学物质。浸渗剂分为无机浸渗剂和有机浸渗剂两大类,种类繁多,分类如下;
其中效果most佳者是硅酸盐、聚酯类、厌氧型三种浸渗剂。
1)硅酸盐浸渗剂 以水玻璃(硅酸钠溶液Na2O·mSiO2)为主要成分,以多种金属氧化物超细粉为固化剂等,调制而成。水玻璃模数一般2.7~3.0,密度稀释到1.29~1.35g/cm3;氧化物一般超细到270~400目。典型配比如下:水玻璃溶液73.7~96.7%,超细无机金属盐2%~10%多种超细金属氧化物(如ZnO,MgO,CaO,Al2O3,Fe2O3等)0.1%~3%。稳定剂0.5%~5%,有机增韧剂0.5%~5%,表面活性剂0.1%~1%,高分子分散剂0.1%~0.3%等。技术参数,见表33。
硅酸盐浸渗剂耐高温(500~800℃),成本低,但质脆,收缩大,易龟裂。可渗补0.4mm以下的微孔;若孔较大,需重复浸渗。
表33 硅酸盐浸渗剂的技术参数
性能 |
技术参数 |
pH(25℃) |
11~12 |
粘度(25℃)m·Pa·s |
14~18 |
相对密度(25℃)g/cm3 |
1.2~1.35 |
表面张力(25℃)N/m |
0.04~0.06 |
渗补铸件壁厚 mm |
>2 |
浸渗most大孔径 mm |
≤0.2 |
浸渗效率 % |
90~95 |
2)聚酯类浸渗剂 通常是以苯乙烯为稀释剂的聚酯溶液。表面张力小,浸渗效率高,收缩率低,耐介质作用,渗补件承压大。但固化需加热到100~135℃,作业场地需通风,价格贵。可渗补0.2mm以下的微孔,一次渗补成功率高。
3)厌氧浸渗剂 以丙烯酸酯类为主要成分,添加引发剂、促进剂、表面活性剂、阻聚剂等,配制而成。
|||
厌氧浸渗剂对氧化极敏感,在空气中,由于氧的阻聚作用而能长期保持液态且低粘度;一旦隔绝空气,就发生聚合反应,变为固态。特点:粘度小,浸渗效率高(>99%),固化不收缩亦不膨胀,耐腐蚀,承压大;但不耐热(<150℃),价格昂贵。通常渗补0.2mm以下的微孔,most大孔径0.4~0.5mm。适用于各种铸造合金。
(3)浸渗工艺及设备 浸渗工艺与浸渗方法和浸渗剂有关,通常分为三阶段:前处理浸渗,后处理在各种浸渗工艺中,硅酸盐真空浸渗most常用。
1)硅酸盐真空浸渗工艺(表34)
表34 硅酸盐真空浸渗工艺
阶段 |
工艺过程及要点 |
前处理 |
1.脱脂:在有加热装置的脱脂容器中,一般用60~80℃的碱液或三氯乙烯蒸汽,去除铸件表面油污。脱脂是关键工序
2.清洗;通常用清水冲洗
3.干燥:风干,或烘干 |
浸渗处理 |
铸件放入浸渗罐
1.抽真空:真空压力一般选-0.093~-0.098MPa,持续10~15min
2.注液,真空浸渗:浸渗液渗进铸件的微孔缺陷中
3.压力浸渗:向浸渗罐施压,一般选0.5~0.8MPa,渗进铸体微孔的浸渗剂,在压力下进一步向纵深渗入真空压力浸渗延续时间一般选10~15min
4.降压到0.2MPa,排液 |
后处理 |
1.取出铸件,滴干,清洗(漂洗或冲洗)干净
2.固化:铸件在有加热装置的容器或烘箱中,恒温80~100℃,固化2~3h
3.风干:取出铸件,风干20~24h |
2)硅酸盐真空浸渗设备:成套设备主要有:脱脂罐,清洗罐,浸渗罐(及其贮液罐、真空泵),钝化罐,固化罐等。
【上一个】 不同的铸造方法有不同的铸型准备内容 | 【下一个】 黑色金属铸件磁粉探伤技术 |