王敏剛，郭敏，陳曉龍

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淺談船用柴油機(jī)機(jī)體鑄件幾種缺陷修復(fù)方法

王敏剛，郭敏，陳曉龍

（陜西柴油機(jī)重工有限公司，陜西興平 713105）

摘要：介紹了大型船用柴油機(jī)體鑄件表面缺陷修復(fù)和內(nèi)部缺陷修復(fù)的幾種方法，其中電弧焊補(bǔ)灰鑄鐵機(jī)體時(shí)須將缺陷打磨圓滑干凈，預(yù)熱溫度500～580 ℃，采用直徑不超過4 mm鑄鐵焊條，堿性焊劑，小電流分段、分層焊補(bǔ)，每焊一段立即用小尖錘對(duì)焊縫、融合區(qū)敲擊，焊后進(jìn)行去應(yīng)力處理。氣焊首先將缺陷打磨干凈，并對(duì)機(jī)體整體預(yù)熱至200 ℃，后用中性焰對(duì)缺陷及其周邊進(jìn)行預(yù)熱至暗紅色，采用碳化焰進(jìn)行焊補(bǔ)，再對(duì)機(jī)體整體預(yù)熱及去應(yīng)力處理。小于1 mm的缺陷進(jìn)行電刷鍍修復(fù)，缺陷大于0.3 mm時(shí)須進(jìn)行分層鍍。鉚接、鑲嵌用于不允許焊補(bǔ)處理的機(jī)體；浸滲修復(fù)，首先確定滲漏部位，常采用刷涂法、注射浸涂法以及局部加壓浸滲等方法。對(duì)于金相組織不符合技術(shù)要求的機(jī)體毛坯可通過熱處理等方法解決。

關(guān)鍵詞：機(jī)體；表面修復(fù)；電弧焊；氣焊；電刷鍍；鉚接；鑲嵌

稿件編號(hào):1509- 1062

我公司為國(guó)內(nèi)生產(chǎn)大中型船用柴油機(jī)的重要基地，作為一件大型船用柴油機(jī)機(jī)體毛坯，難免不出現(xiàn)任何鑄造缺陷，為此我們積累了很多機(jī)體毛坯缺陷修復(fù)經(jīng)驗(yàn)，筆者在此僅就幾種常見缺陷的修復(fù)介紹給廣大鑄造界朋友，以便交流和學(xué)習(xí)。

GB/T5611-1998《鑄造術(shù)語(yǔ)》中將鑄造缺陷分為八類100余種。從缺陷鑄件修復(fù)的角度，按缺陷在鑄件上出現(xiàn)的位置，可以把缺陷分為表面缺陷和內(nèi)部缺陷，作為大型船用柴油機(jī)機(jī)體鑄件這兩類缺陷基本都會(huì)出現(xiàn)，其修復(fù)技術(shù)相對(duì)應(yīng)的分為表面缺陷修復(fù)和內(nèi)部缺陷修復(fù)[1]。

對(duì)于表面修復(fù)通常有三大類：物理化學(xué)方法（如電弧焊、氣焊）、物理化學(xué)-機(jī)械聯(lián)合方法（如電刷鍍）、機(jī)械方法（如鉚接、鑲嵌）；內(nèi)部缺陷修復(fù)則有：浸滲修復(fù)、內(nèi)部氣孔修復(fù)、組織不合格修復(fù)。

1 表面修復(fù)（電弧焊、氣焊、電刷鍍、鉚接、鑲嵌等）

1.1 電弧焊表面修復(fù)

對(duì)于機(jī)體鑄件非加工面出現(xiàn)裂紋夾渣等缺陷可采用電弧焊表面修復(fù)，灰鑄鐵機(jī)體的焊補(bǔ)首先須對(duì)焊補(bǔ)部位圓滑打磨，防止出現(xiàn)較小的尖角區(qū)域，如果缺陷成條狀，如：裂紋，須將裂紋的兩端頭打磨成圓球形，裂紋底部打磨成U形，如圖1所示，其他點(diǎn)狀或團(tuán)狀盡可能打磨成球形，打磨后并著色檢驗(yàn)，無(wú)任何缺陷后，清洗干凈，采用氧乙炔氣焊槍進(jìn)行局部預(yù)熱，預(yù)熱溫度600～700 ℃為暗紅色即可，采用直徑不超過4 mm鑄鐵芯鑄鐵焊條，或鎳基鑄鐵焊條如:308、408等，堿性焊劑，焊接時(shí)應(yīng)用小電流分段，分層，每焊一段立即用小尖錘對(duì)焊縫、融合區(qū)敲擊，待手摸不燙時(shí)再焊，焊時(shí)應(yīng)對(duì)稱點(diǎn)焊，防止局部焊接應(yīng)力過大，導(dǎo)致出現(xiàn)焊接裂紋，焊件太薄時(shí)，只焊單層，8～12 mm壁厚可焊兩屋，如果缺陷是裂紋，先鉆止裂孔，焊接從焊道中心一端開始，至焊件邊緣一頭結(jié)束。

圖1 裂紋打磨形狀示意圖

焊后須對(duì)機(jī)體整體進(jìn)行去應(yīng)力熱處理或?qū)秆a(bǔ)局部進(jìn)行機(jī)械法去應(yīng)力。

球墨鑄鐵機(jī)體的焊補(bǔ)，除了對(duì)焊補(bǔ)部位進(jìn)行打磨、著色檢驗(yàn)，清洗預(yù)熱外，須選用與母材力學(xué)性能相匹配的焊材，焊接過程也須分段、敲擊、分層焊補(bǔ)，焊后仍須進(jìn)行熱處理或機(jī)械法去應(yīng)力。

無(wú)論何種材質(zhì)的機(jī)體焊后，其焊接區(qū)域的金相組織均會(huì)發(fā)生變化，如圖2所示為焊接區(qū)域各點(diǎn)熱循環(huán)曲線[1]，圖中1、2、3點(diǎn)的金相組織都會(huì)發(fā)生變，對(duì)于有特殊金相要求如：珠光體基體或鐵素體基體，就要相應(yīng)的對(duì)機(jī)體整體進(jìn)行正火或石墨化退火處理。

圖2 焊接區(qū)域各點(diǎn)熱循環(huán)曲線

1.2 氣焊表面修復(fù)

對(duì)于焊條電弧焊難以修復(fù)的體積小、厚度較薄的缺陷部位及要求焊肉與母材色差小的鑄件，可采用氣焊。常見的氣焊主要是氧-乙炔氣焊。

首先對(duì)缺陷進(jìn)行打磨檢驗(yàn)，隨后對(duì)機(jī)體進(jìn)行預(yù)熱。我廠一般采用對(duì)機(jī)體整體進(jìn)行去應(yīng)力退火，隨爐冷卻至200 ℃出爐，后采用中性焰，對(duì)缺陷及其周邊部位進(jìn)行預(yù)熱，當(dāng)缺陷部位預(yù)熱至暗紅色時(shí)可以施焊。

灰鐵、球鐵鑄件均采用碳化焰進(jìn)行熔焊，焊槍傾角隨待焊區(qū)域壁厚決定，如圖3所示[1]，在焊補(bǔ)過程中須不斷對(duì)已焊部位及其周邊區(qū)域進(jìn)行加熱保溫，若焊補(bǔ)的為坑形且較大則須對(duì)焊池施撒堿性焊劑，并用焊絲不斷攪動(dòng)溶池，促使熔渣、氣泡上浮，焊補(bǔ)結(jié)束后，用焊槍繼續(xù)對(duì)焊補(bǔ)區(qū)域及周邊進(jìn)行加熱，至暗紅色覆蓋石棉布進(jìn)爐，迅速將爐溫提升至500 ℃左右保溫，后隨爐冷至200 ℃出爐。對(duì)于有特殊金相要求仍須進(jìn)行相應(yīng)的熱處理。

1.3 電刷鍍

對(duì)小于1 mm級(jí)別的修復(fù)可采用電刷鍍，如我公司生產(chǎn)的某型柴油機(jī)機(jī)體下缸孔加工精度為φ370 H7 ，有時(shí)出現(xiàn)尺寸偏差，就是通過電刷鍍進(jìn)行修復(fù)。

先對(duì)整個(gè)刷鍍區(qū)域進(jìn)行清洗，確保無(wú)油污，然后進(jìn)行修整，要求待修表面越光越好，其次是活化處理，此步驟是保證刷鍍層結(jié)合牢固的關(guān)鍵，然后進(jìn)行打底，一般選用鋅或銅進(jìn)行打底，最后進(jìn)行工作層刷鍍。對(duì)于修復(fù)厚度大于0.3 mm的須進(jìn)行分層鍍，以確保刷鍍質(zhì)量。

圖3 焊槍傾角與缺陷壁厚的關(guān)系及焊槍與焊絲夾角

1.4 鉚接、鑲嵌

對(duì)于有些柴油機(jī)機(jī)體，技術(shù)文件明確要求不能采用焊補(bǔ)的方法進(jìn)行修復(fù)，可采用鉚接、鑲嵌等方法進(jìn)行修復(fù)，該方法避免了焊接產(chǎn)生的應(yīng)力及對(duì)焊接部位組織的影響。

我廠曾多次用鑲套、悶塞等方法修復(fù)機(jī)體表面缺陷。圖4為某型機(jī)體缸孔面缺陷，為了保證密封采用鑲套方法，先將缸孔鏜大至缺陷完全消除，并保證缸孔有一定的精度，如：φ400 H7，再加工同材質(zhì)的套，保證套的內(nèi)孔為缸孔要求的尺寸及精度,外圓為φ400 r6，采用冷套方法進(jìn)行裝配，液氮溫度：-195 ℃，并且一周采用6個(gè)M8騎縫螺釘均勻固定，在螺釘周圍涂膠進(jìn)行密封，如圖5所示。

圖4 某型機(jī)體缸孔內(nèi)缺陷位置

圖5 鑲套處理后的缸孔

2 內(nèi)部缺陷的修復(fù)

柴油機(jī)機(jī)體屬于多管道類殼體鑄件，要求一定的密閉性，而實(shí)際中經(jīng)常會(huì)遇到水壓、氣壓實(shí)驗(yàn)無(wú)法滿足要求等問題，為此經(jīng)常采用浸滲修復(fù)的方法進(jìn)行修復(fù)。

柴油機(jī)機(jī)體一般采用局部浸滲，首先確定滲漏部位常采用刷涂法、注射法浸涂法以及局部加壓浸滲等方法。組織不合格修復(fù)：對(duì)于金相組織不符合技術(shù)要求的機(jī)體，如：偏析及反白口或鐵素體、珠光體含量達(dá)不到技術(shù)要求，可通過熱處理等方法解決。我廠主要生產(chǎn)鑄態(tài)鐵素體球墨鑄鐵機(jī)體，曾有一次工人誤將含銻孕育劑當(dāng)硅鐵加入爐內(nèi)，結(jié)果造成鑄態(tài)基體組織珠光體含量達(dá)到90%。最終通過低溫石墨化退火，珠光體含量降為10%。對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚壁厚不均的機(jī)體鑄件，熱處理應(yīng)防止其變形，可利用楔鐵，墊穩(wěn)及耐火材料支撐。

3 結(jié)束語(yǔ)

大型船用柴油機(jī)機(jī)體毛坯存在各種各樣的鑄造缺陷，可分為表面缺陷和內(nèi)部缺陷，由此產(chǎn)生表面缺陷修復(fù)和內(nèi)部缺陷修復(fù)，表面缺陷修復(fù)主要以電弧焊、氣焊、電刷鍍、鉚接及鑲嵌為主，內(nèi)部缺陷一般有密封性差出現(xiàn)滲漏，可采用浸滲修復(fù)，金相組織不合可采用熱處理解決。

參考文獻(xiàn)

[1] 錢翰城.鑄件挽救工程及其應(yīng)用[J].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.9.

[2] 張忠明,袁中岳,林尤棟,等. 鑄件缺陷的粘接修補(bǔ)法[J]. 中國(guó)鑄造裝備與技術(shù),1998(2).

[3] 朱國(guó)珍,王道勇. 精細(xì)鑄件已加工面缺陷修復(fù)技術(shù)[J]. 中國(guó)鑄造裝備與技術(shù),2010(4).

Method for repairing defects of the body of a few marine diesel engines

WANG MinGang，GUO Min，CHEN XiaoLong
(Shaanxi Diesel Engine Heavy Industry Co.,Ltd.,Xingping 713105，Shaanxi,China.)

Abstract：the paper introduces the large Marine diesel body castings surface defect repair and repair the defect of several methods, including arc welding for gray cast iron burnish of defects when the body must be clean, smooth preheat temperature 500～500 ℃, using no more than 4 mm diameter cast iron welding electrode, alkaline welding flux, small current segmented, layered weld repairs, every welding a immediately with small area percussion hammer pointed to weld, fusion, to deal with the stress after welding. Welding defects of the polished clean and preheat to 200 ℃ for the body as a whole, with neutral fl ame after the defect and its surrounding preheated to dark red, with carbonizing fl ame welding repair, after the warm-up for the body as a whole and to deal with the stress. Less than 1 mm defects of brush plating to repair, when the defect is greater than 0.3 mm shall be layered plating. Riveting, set used in the body is not allowed to weld treatment; Impregnation repair, fi rst determine leakage parts often brush method, injections dip-coating method and local pressure impregnation method. For microstructure is not in conformity with the technical requirements of the body can be resolved through methods such as heat treatment.

Keywords：crankcase；surface repair; arc welding; gas welding; brush plating;riveting;mosaic

中圖分類號(hào)：TG246；

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A；

文章編號(hào):1006-9658（2016）02-0022-03

DOI：10.3969/j.issn.1006-9658.2016.02.007

收稿日期:2015- 09- 09

作者簡(jiǎn)介：王敏剛（1981—），男，工程師，從事鑄鐵鑄造工藝及熔煉工作.