铸造缺陷修补机在推土机铸钢件修复中的应用

2014-05-10魏晓蓓刘坤鹿海洋何振鲁

机床与液压 2014年22期

魏晓蓓，刘坤，鹿海洋，何振鲁

(山推工程机械股份有限公司，山东济宁272073)

铸钢件广泛应用于推土机生产，如传动系统中齿轮毂、链轮毂、轴承座等。砂眼、气孔和裂纹等铸造缺陷影响铸钢件的加工，缺陷较大时只能报废，缺陷较小时可采用电焊焊补、氩弧焊焊补和金属填补剂填补等方法修复。电焊及氩弧焊焊补时，产生热量大，易造成热变形;金属粘合剂填补结合强度低，易脱落。

推土机工作环境复杂，零部件振动频繁，为避免再次产生裂纹、金属粒脱落等缺陷，对修复部位力学性能有较高要求，铸钢类零部件的缺陷修复成为困扰生产的难题。冷焊修复技术以其结合强度高、焊接热影响小和残余应力低的优点，被众多科研院所研究［1-4］，并被应用到零部件再制造企业及设备快速抢修中［5-9］。现以应用冷焊修复技术的某型铸造缺陷修补机代替传统电焊机、氩弧焊机，修复铸件砂眼、气孔缺陷，焊后结合强度高，热影响小，基本不产生变形。

1 工作原理

铸造缺陷修补机利用充电电容，以10-3～10-1s的周期，10-6～10-5s 的超短时间放电。电极材料与工件接触部位瞬间被加热到8 000～10 000 ℃，等离子化状态的熔融金属以冶金的方式过渡到工件的表层。如图1所示，A 区是堆焊到工件表面的涂层或堆焊层，由于与母材之间产生了合金化作用，向工件内部扩散、熔渗，形成了扩散层B 区，得到了高强度的结合，C 区为母材。

由于放电时间与放电周期相比极短，设备有足够的相对停止时间，热量可通过工件基体扩散到外界，修复部位不产生热聚集，工件几乎停留在室温。该铸造缺陷修补机优点［1-3，8］如下:

(1)热影响区域小，不产生热变形、裂纹，无硬化、硬点现象;不产生局部退火，修复后不需要重新热处理，不影响机械加工性能。

(2)极小的焊补冲击，克服了普通氩弧焊对工件周边产生冲击的现象，对没有余量的工件加工面也可进行修补。

(3)修复精度高。堆焊厚度从几微米到几毫米，只需打磨、抛光。

(4)熔接强度高。由于充分渗透到工件表面，达到冶金结合的结合强度。

(5)修补热处理后铸件，不出现退火软化现象;对热处理前铸件，修补后不影响其淬火、调质和渗碳等热处理工艺。

图1 堆焊层示意图

2 应用实例

推土机某灰口铸铁件存在砂眼缺陷，采用该设备修复，步骤如下(见图2):

(1)使用砂轮打磨砂眼处，并清除表面油污及切屑;

(2)选取低碳钢补材进行堆焊;

(3)修磨修复部位。

图2 砂眼缺陷修复过程

修复后，进行金相分析，金相组织如图3所示。

图3 金相组织(50 ×)

金相分析表明:其补材与母材在焊缝区内相互结晶、连续生长、互相渗透，母体组织未出现明显破坏现象。由于补焊过程始终处于常温状态，无组织变化，无内应力，故补焊件在工作中，不会因为长期的振动、温度变化等原因释放内应力而出现微裂纹和引起尺寸变化，性能可靠，可以有效修复铸件缩松、砂眼等铸造缺陷，达到修废利旧的目的。