解決鑄鐵焊補白口融合問題的新型
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發(fā)布時間:2006/7/13 17:39:46
1.1基本情況
鑄造是機械制造的基礎(chǔ)工藝技術(shù),由于種種原因在生產(chǎn)過程中會存在各種缺陷,尤其是汽車工業(yè)中的柴油機、汽油機的缸體,此類復(fù)雜薄壁件廢品率較高。另外,各種機械裝備中的鑄鐵件在使用過程中極易損壞。到目前為止,國際國內(nèi)對此尚沒有徹底解決上述問題的理論和方法.
1.2國際動態(tài)
在國際上,作為鑄鐵冷焊(指焊補前不必預(yù)熱),仍然延用上世紀(jì)四十年代美國發(fā)明的純鎳鑄鐵焊條為主,在一定條件下可采用鎳基粉末的噴焊,近期美國生產(chǎn)的308焊絲(與本發(fā)明有雷同之處)。與本發(fā)明比較熔合區(qū)HB≤300(本發(fā)明為≤240),并且,在使用時不能連續(xù)施焊(原因是易發(fā)生夾渣及裂紋)。
1.3國內(nèi)動態(tài)
上世紀(jì)八十年代,國家計委將北京211廠陳鐘盛(教授級高工)研究的“低碳鋼焊條”在“七.五”、“七.八”期間進行推廣,實踐證明該技術(shù)不能有效解決鑄鐵件施焊的根本問題;到九十年代,重慶大學(xué)研究了噴焊,并由四川省計委重點推薦,在柴油機生產(chǎn)企業(yè)有一定應(yīng)用,但在應(yīng)用過程中存在以下問題:
?、俸秆a溫度不易控制。該技術(shù)焊補前先用氣焊火焰加熱待焊處,加熱的溫度是靠人工目測,溫度低了焊不牢,溫度太高焊補處又會太硬;
②焊前準(zhǔn)備工作較煩瑣,技術(shù)上要求將待焊處清理干凈方可進行焊接;
?、酆秆a過程中對操作有特殊要求,操作不當(dāng)易造成焊液流失;
?、軐κ┖钙矫娴拿娣e、厚度等要求較高,僅適合焊補面積大而淺的工作面;
?、菔┖腹ぷ魅藛T工作環(huán)境惡劣,夏天操作時溫度高,冬天操作工件預(yù)熱時間長。
綜上所述,噴焊雖然在具備一定外部條件的情況下,能實現(xiàn)機械加工和熱裂紋,但由于該技術(shù)存在上述諸多不足和弊端,且在實際操作工程中鑄鐵被焊件仍然存在熱裂紋(經(jīng)測定出現(xiàn)熱裂紋概率為80%以上),使其在大面積推廣應(yīng)用上受到限制。
1.4本發(fā)明專利從理論和工藝上解決的幾個方面的問題:
?。?)白口問題,焊后不需熱處理。
目前國際國內(nèi)對鑄鐵件焊補均未解決白口問題,現(xiàn)美國發(fā)明的308焊絲(目前為最先進的)在最理想情況熔合區(qū)的厚度可達0.1MM,白口傾向明顯。而本發(fā)明所采用的專用焊絲和CO2保護半自動冷焊技術(shù)。電流密度大,焊后冷卻速度大,母材與焊絲熔合區(qū)硬化層從金相白口層分析是斷續(xù)的,一般〈0.07MM,對切前加工中刀具影響不大,為此焊后不需熱處理。
?。?)解決了焊前不予熱,不產(chǎn)生裂紋的問題。
焊補是對鑄鐵件進行局部的快速加熱,所以溫度不均勻是必然的,當(dāng)熱應(yīng)力大于被焊件鑄鐵抗拉強度時就必然產(chǎn)生熱裂紋。本發(fā)明在設(shè)計焊絲的化學(xué)成分時使用最低的屈服極限《200MPA,而可高達400-500MPA,這樣在焊補過程中一旦產(chǎn)生應(yīng)力,并超過200MPA時焊縫產(chǎn)生變形并使應(yīng)力下降,從而最有效地防止熱裂紋的出現(xiàn)。
?。?)解決熔合性問題
有些鑄鐵,由于“石墨”粗大,在高溫或者油環(huán)境中工作,在焊補過程中會有一定程度影響熔合性,嚴(yán)重時出現(xiàn)打滾,無法焊接。本發(fā)明技術(shù)在焊補過程中促使石墨燃燒,燃燒產(chǎn)生的CO可促使熔池沸騰使熔合性大大改變。
該焊絲在焊補前后時不熱處理,可不破壞原有的機加工精度,熔合區(qū)Hbmax∠240,焊接接頭與母材等強度,顏色與母材一致,適用于各類復(fù)雜薄壁件的焊補。可廣泛用于球墨鑄鐵件、灰口鑄鐵件等各類鑄鐵產(chǎn)品的焊補。
由于本發(fā)明技術(shù)徹底解決了鑄鐵件焊補的根本問題,從而相應(yīng)的提高了勞動產(chǎn)生率并大量節(jié)約了能源。
94年起該技術(shù)在江蘇“江淮動力”大型企業(yè)得到了成功的應(yīng)用,幾年來為該企業(yè)修復(fù)柴油機已達10萬臺以上,挽回經(jīng)濟損失好幾千萬元,取得了良好的經(jīng)濟效益,得到了企業(yè)的好評和認可。
由該專利生產(chǎn)的CO2鑄鐵專用焊絲現(xiàn)已開始投放市場。
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