魏曉蓓，劉坤，鹿海洋，何振魯

(山推工程機(jī)械股份有限公司，山東濟(jì)寧272073)

鑄鋼件廣泛應(yīng)用于推土機(jī)生產(chǎn)，如傳動(dòng)系統(tǒng)中齒輪轂、鏈輪轂、軸承座等。砂眼、氣孔和裂紋等鑄造缺陷影響鑄鋼件的加工，缺陷較大時(shí)只能報(bào)廢，缺陷較小時(shí)可采用電焊焊補(bǔ)、氬弧焊焊補(bǔ)和金屬填補(bǔ)劑填補(bǔ)等方法修復(fù)。電焊及氬弧焊焊補(bǔ)時(shí)，產(chǎn)生熱量大，易造成熱變形;金屬粘合劑填補(bǔ)結(jié)合強(qiáng)度低，易脫落。

推土機(jī)工作環(huán)境復(fù)雜，零部件振動(dòng)頻繁，為避免再次產(chǎn)生裂紋、金屬粒脫落等缺陷，對(duì)修復(fù)部位力學(xué)性能有較高要求，鑄鋼類零部件的缺陷修復(fù)成為困擾生產(chǎn)的難題。冷焊修復(fù)技術(shù)以其結(jié)合強(qiáng)度高、焊接熱影響小和殘余應(yīng)力低的優(yōu)點(diǎn)，被眾多科研院所研究［1-4］，并被應(yīng)用到零部件再制造企業(yè)及設(shè)備快速搶修中［5-9］?，F(xiàn)以應(yīng)用冷焊修復(fù)技術(shù)的某型鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)電焊機(jī)、氬弧焊機(jī)，修復(fù)鑄件砂眼、氣孔缺陷，焊后結(jié)合強(qiáng)度高，熱影響小，基本不產(chǎn)生變形。

1 工作原理

鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī)利用充電電容，以10-3～10-1s的周期，10-6～10-5s 的超短時(shí)間放電。電極材料與工件接觸部位瞬間被加熱到8 000～10 000 ℃，等離子化狀態(tài)的熔融金屬以冶金的方式過(guò)渡到工件的表層。如圖1所示，A 區(qū)是堆焊到工件表面的涂層或堆焊層，由于與母材之間產(chǎn)生了合金化作用，向工件內(nèi)部擴(kuò)散、熔滲，形成了擴(kuò)散層B 區(qū)，得到了高強(qiáng)度的結(jié)合，C 區(qū)為母材。

由于放電時(shí)間與放電周期相比極短，設(shè)備有足夠的相對(duì)停止時(shí)間，熱量可通過(guò)工件基體擴(kuò)散到外界，修復(fù)部位不產(chǎn)生熱聚集，工件幾乎停留在室溫。該鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī)優(yōu)點(diǎn)［1-3，8］如下:

(1)熱影響區(qū)域小，不產(chǎn)生熱變形、裂紋，無(wú)硬化、硬點(diǎn)現(xiàn)象;不產(chǎn)生局部退火，修復(fù)后不需要重新熱處理，不影響機(jī)械加工性能。

(2)極小的焊補(bǔ)沖擊，克服了普通氬弧焊對(duì)工件周邊產(chǎn)生沖擊的現(xiàn)象，對(duì)沒(méi)有余量的工件加工面也可進(jìn)行修補(bǔ)。

(3)修復(fù)精度高。堆焊厚度從幾微米到幾毫米，只需打磨、拋光。

(4)熔接強(qiáng)度高。由于充分滲透到工件表面，達(dá)到冶金結(jié)合的結(jié)合強(qiáng)度。

(5)修補(bǔ)熱處理后鑄件，不出現(xiàn)退火軟化現(xiàn)象;對(duì)熱處理前鑄件，修補(bǔ)后不影響其淬火、調(diào)質(zhì)和滲碳等熱處理工藝。

圖1 堆焊層示意圖

2 應(yīng)用實(shí)例

推土機(jī)某灰口鑄鐵件存在砂眼缺陷，采用該設(shè)備修復(fù)，步驟如下(見(jiàn)圖2):

(1)使用砂輪打磨砂眼處，并清除表面油污及切屑;

(2)選取低碳鋼補(bǔ)材進(jìn)行堆焊;

(3)修磨修復(fù)部位。

圖2 砂眼缺陷修復(fù)過(guò)程

修復(fù)后，進(jìn)行金相分析，金相組織如圖3所示。

圖3 金相組織(50 ×)

金相分析表明:其補(bǔ)材與母材在焊縫區(qū)內(nèi)相互結(jié)晶、連續(xù)生長(zhǎng)、互相滲透，母體組織未出現(xiàn)明顯破壞現(xiàn)象。由于補(bǔ)焊過(guò)程始終處于常溫狀態(tài)，無(wú)組織變化，無(wú)內(nèi)應(yīng)力，故補(bǔ)焊件在工作中，不會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)期的振動(dòng)、溫度變化等原因釋放內(nèi)應(yīng)力而出現(xiàn)微裂紋和引起尺寸變化，性能可靠，可以有效修復(fù)鑄件縮松、砂眼等鑄造缺陷，達(dá)到修廢利舊的目的。

3 結(jié)論

用鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī)修補(bǔ)鑄鋼類零件缺陷，可以滿足推土機(jī)對(duì)鑄鋼類零部件的應(yīng)用要求。其操作比較簡(jiǎn)單，焊后質(zhì)量好，修復(fù)區(qū)與母材色澤一致性好，具有廣闊的應(yīng)用空間。

［1］鹿海洋.冷焊技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體再制造中的應(yīng)用研究［D］.濟(jì)南:山東大學(xué)，2011:33-35，82-83.

［2］徐慶鐘.冷焊技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)再制造中的應(yīng)用試驗(yàn)研究［D］.濟(jì)南:山東大學(xué)，2012:25-31，61-63.

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