铸铁砂眼、气孔缺陷修复-------瑞威牌金属缺陷修补机

关键词：铸铁缺陷修复

1、 实验目的

某公司主要生产鼓风机，零部件主要为灰HT-250，QT400—18。铸件经在精加工后经常出现气孔，砂眼。这些缺陷常常在机械加工之后发现，有些直径微小的穿透性气孔只能在压力试验之后发现。这严重影响到产品质量和生产进度，甚至造成巨大经济损失。一些常规焊补方法均不能很好地满足技术要求。为了验证该项新工艺对解决铸铁零件机加后所出现的外观缺陷修复的有效性，寻找出一种铸铁件缺陷修复新途径，我们进行了大量工艺试验和必要的检测，并期望在试验完成后能形成一套正确的铸铁件缺陷修复工艺规程，用于指导缺陷修复的具体操作。

2、修复原理

由于铸铁强度低，400℃以下基本无塑性，当拉应力超过此时铸铁的抗拉强度时，即发生裂纹。裂纹发生时常伴随着可听见的较响的脆性断裂声音，焊补刚性较大的缺陷时，常发生这种裂纹。其产生的原因是：焊补过程中由于焊件局部不均匀受热，焊点在冷却过程中受到很大的拉应力。另外采用镍基材料焊补铸铁时，由于铸铁含S、P高，形成较多的低熔点共晶物，Ni-Ni3S2(熔点664℃)、Ni-Ni3P(熔点880℃)；采用低碳钢焊条焊补铸铁时，第一、二层焊点会从铸铁溶入较多的C、S及P，因此使第一、二层焊点的热裂程度增加。

FUSSEN冷焊主要用于修复工件缺陷，其修复原理为：利用高频+脉冲电压将气体击穿形成等离子气，从而产生温度可达8000℃以上，将可熔性旋转电极（即焊丝）瞬间（10-6~10-5秒）和与其接触的母材同时熔化，依靠瞬间高温和旋转焊丝与母材的机械摩檫，在氩气的保护下，完成焊丝与母材的冶金结合。由于高温持续作用时间短，与焊丝直接接触的母材局部熔化，铁的导热性很好，瞬间将输入的热量扩散并散失到空气中，基体几乎不产生温升，从而基体不会变形，精密铸铁件机械加工后进行缺陷的修复，而不会影响尺寸精度。修补后表面经过修锉打磨或机械加工，外观可以和基体保持一致。

3、 试件的制作 
试件材料：HT-250

焊丝：HT-200
试件形式：选用一个500*500*100的HT250铸件，在其表面钻ф8mm 深3mm孔 
试件材料与焊丝化学成分：

4、 金相组织分析

用氩弧焊焊接经铸铁时，焊接热影响区大致可分为下列几个组织区域：1）半熔化区（容易产生过烧的区域）；2）不均匀固熔体区（固熔体局部分解的粗晶粒区域）；3） 软化退火区（过时效区域）。合金在半熔化区中的状况对焊接接头的性能影响最大。焊补结构的强度基本上就取决于半熔化区的组织变化。半熔化区如果产生过烧现象，不仅更加促使在此部位形成热裂缝，而且大大降低强度及塑性，在半熔化区之后的不均匀固熔体区，其特征是：合金元素在晶粒周围产生不均匀的集中，晶 粒比较粗大。在不均匀固熔体区之后的软化退火区，容易产生粗大晶粒和厚度相当大的网状第二相夹杂物。FUSSEN补冷焊机在进行铸铁的缺陷修复时，由于加在焊丝和母材之间的是瞬时脉冲电 流产生瞬时超高温，使焊丝和母材瞬时熔化瞬间结晶，它没有连续存在的熔池，母材几乎不产生温升，从而不存在热影响区。它的近缝区仅仅存在一个半熔化区。很显然，在半熔化区内不会产生过烧现象，母材的金相组织没有明显变化。

金相分析：经250倍放大后，金相组织如图a：下边为基体HT250，上边为补材HT200，基体组织改变率≤4%，中间区域为过渡区，过渡区内有部分渗碳体出现，实际宽度在0.1-0.2mm之间。 
      宏观检测：焊补后基体温度升高≤2℃，经磨床磨削表面达粗糙度Ra0.6时目测：颜色与基体一致、无焊补痕迹、无裂纹。使用手提硬度计检测硬度：基体硬度为HB172-179，焊补点硬度为HB176-183。

5、试验结果及分析

试验结果显示，该新工艺在修补时不像一般的熔焊形成熔池，它是靠瞬间高温将旋转电极即焊丝熔化，同时母材与焊丝接触部分产生局部熔化形成熔融金属的冶金结合。由于母材所产生温升极小，半熔化区没有过烧现象，晶粒细小，不存在氩孤焊中所出现的不均匀固熔化区和软化退火区，不会出现热裂縫及强度、塑性下降的现象，由于此种焊补工艺不存在熔池，熔融的金属瞬间熔化、瞬间结晶，时间非常短，尽管有瞬时高温，也不会引起母材尺寸精度的变化。

6、 结论

试件在焊补过程中始终处于常温状态，焊补点与基体金相组织基本上未有变化，热影响区≤0.2mm，机械加工后焊补点颜色与基体相同，无裂纹、无焊补痕迹、无焊补硬点。我们认为采用这种焊补方法进行铸铁缺陷修补是完全可行的。