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机床铸件技术分类内容
时间:2011-08-02 作者:admin 点击:277次
机床铸件 挽救工程技术主要可分为表面缺陷类和内部缺陷类两大类. 1.3···

机床铸件挽救工程技术主要可分为表面缺陷类和内部缺陷类两大类.
    1.3.1表面缺陷类
    常见的机床铸件表面缺陷如气孔、缩孔、缩松、砂眼、缺肉及裂纹等;铸件及模具在加工过程中发现的缺陷及加工过程中因尺寸超差、局部损伤;以及在使用过程中因磨损及缺损而导致尺寸不合格等缺陷。
    机床铸件表面缺陷修复技术的实质是对缺陷部位的充填,它要求充填后达到一定的强度和硬度,同时要考虑色泽的一致性,根据修复部位的重要性,使用情况等不同,可选择不同的修复方法.主要的修复方法如表1-1所示。
    应该说明,上述分类决不是*的,例如物理化学反应与物理化学一机械反应直至机械结合之间并无严格的界线,但有一点是肯定的,从熔焊~溶解扩散焊~扩散焊~喷涂及刷镀的过程是反应层逐渐浅化的过程,因此连接强度亦逐渐降低.另外,即使是机械镶嵌结合时,随着结合面的贴近亦将逐渐显现出原子之间的物理化学作用。
    现对表1-1中各类工艺进行一般的说明.
    (1)熔焊
    此法属液相一液相连接法,它是将焊材与基材同时熔化,形成统一的熔池,凝固后形成牢固
的连接.例如,电弧焊、气焊等属于此类,其优点是可获得高的连接强度.能量输入密度大,工艺时间短。其不足之处是由于基材熔化,在凝固过程中,由于冷却速度较大而易生成亚稳相,尤其是铸铁材质,熔池与基材界面上因冷速较快而出现一次渗碳体、莱氏体等硬质相,在热影响区则易在冷却过程由出现中温及低温转变的针状组织,如索氏体、贝氏体及马氏体等,其硬度亦较高,造成加工饭能恶化。虽然熟练的工艺操作能在一定程度上克服上述缺点,但由于其在原理上的不足而难以获得令人满意的效果,特别是对不同大小、形状及结构的铸件而言,难以找到统一的工艺操作规范.因此在某些场合不允许采用熔焊法修复(例如机床导轨工作面上的缺陷)。
    (2)溶解扩散连接法
    此法属液相一固相连接法,即焊材为液相,基材为固相,基材不需熔化,由于液相在界面上的活化作用,使基材原子迅速向液相焊材中溶解及扩散,在界面上形成溶解扩散层,凝固后即形成高强度接头。此法的特点是由于基材未烙化,不会在冷却过程中形成一次结晶亚稳相,这对铸铁材质更为适合.同时,焊补点的硬度可通过选择焊材的硬度而进行调节,一般在HB170-HRC62之间选择,交界面上的硬度一般为焊材与基材硬度的平均值,界面及热影响区的硬度均可通过对热过程的控制而获得理想的效果。溶解扩散焊焊层的厚度一般在1 ^-5005m之间不等,厚度大时连接强度高,厚度小则强度低。对铸钢及灰铸铁而言,其连接强度均可达到或高于基材的强度,其不足之处是输入功率密度受到限制,工艺时间较长,工件变形及应力亦较大。喷熔、高温、中温及低温钎焊过程在界面上均存在扩散过程,故机理上均属于溶解扩散连接.但这种扩散过程将随着基材熔点与钎料熔点之间差距的扩大而削弱。因此,要获得高强度接头,须根据基材熔点的高低及与钎料的相容性来选择钎料.溶解扩散焊连接法在修复工程中有特别重要的价值。
    (3)扩散连接法
    扩散连接属固相一固相连接,即焊材及基材均为固相的连接法,此法多用于高技术领域及重要件缺陷的修复,也可实现异质金属或金属一陶瓷材料之间的连接,机床铸件在进行异类金属或金属一陶瓷连接时,常在界面上放置熔点较低的金属片形成液相活化层,促使连接过程加速,称为瞬H引液相连接法(TLP),此法常在真空或惰性气体保护下进行。
    (4)喷涂
    喷涂技术用于机械零件、模具等磨损或加工尺寸超差缺陷的修复已有较长的历史,常见的有氧一乙炔火焰喷涂、电弧喷涂及等离子喷涂等三种,其中以氧一乙炔喷涂*为常见。其工艺实质是将特定的合金粉末(或熔丝)通过火焰(或电弧)加热,熔化并喷射到待修复的缺陷部位,合金粉末熔化成液滴撞击到基体金属表面而凝固,产生机械枯合,结合强度一般较低,大约只有0 ^-40MPa左右,如为等离子喷涂,则由于等离子焰温度较高而促使基材金属与熔滴间的扩散作用增强,可进一步提高其结合强度。不过,从根本上来说,由于喷涂过程热作用时间较短,
喷涂层仍属于物理化学一机械结合的范畴.此法常用于轴、孔类零件表面磨损后尺寸的恢复以及其它耐磨损件尺寸的恢复。为了防止涂层剥落及局部损伤,*好是形成连续、封闭的包覆层,如为非均匀受力状态且承受剪切应力时,此法就不太合适,*好采用喷熔。
    (5)电刷镀
    电刷镀是在电镀的基础上发展起来的,其原理与槽镀完全一致,此法在修复机器零件,特别是大型机床铸件局部磨损缺陷上十分有效。例如,各类滑动及滚动摩擦副表面的磨损、电触点磨损、钎焊焊点磨损及腐蚀等表面缺陷部位的修复.与槽镀相比,其特点为:
    1)镀层沉积速度快,达槽镀的1-20倍.
    2)可在现场操作,不用拆卸.
    3)可准确控制镀层尺寸。
    4)镀层孔隙率低于槽镀及喷涂飞
    5)工件无变形,金相组织无变化.
    6)无氢脆现象.
    7)工艺简单、方便,设备投资低.
    此法的缺点是工艺过程较慢,对大面积及大批V修复不太合适,且修复缺陷的厚度较小,一般在0. 2mm以下,对铸件及模具半精加工,或精加工后出现的尺寸超差,各类浅层缺陷较合适。
    (6)激光焊补
    激光焊是近年发展起来的一门新兴焊接技术,目前已应用于金属件局部缺陷的修复.其原理是利用激光束将焊接区金属熔化而形成焊缝或焊点,与传统的技术相比,其特点是焊缝的深宽比可达到12或更高,这对修复表面缺陷尤显重要,同时,激光焊还具有熔池净化效应,从而焊区性能相当于或高于基材.目前,激光焊在焊接领域和挽救工程领域的应用正日渐广泛.
    激光焊用于挽救工程中,可以是缝焊(裂纹、断裂等修复)及点焊(d型孔洞类缺陷的修复).缝焊常用CO:或YAG连续激光器,而点焊则常用YAG、红宝石、钦玻璃等脉冲型激光器。
    激光焊补*重要的是选择激光工艺参数,由于焊补件缺陷的形式、大小、部位均无一定的规律性,因此应针对具体材料及其缺陷情况选择合理的工艺参数。一般情况下,激光器输出功率、扫描速度、激光束斑直径决定了供应焊区的能量,将直接影响熔池的深度,即焊缝或焊点的
熔接深度。
    激光焊补的一个重要特点是加热速度和冷却速度均十分迅速而易出现硬化相,因此,其在铸铁焊补领域里的应用尚有一定局限性.对白口铸铁(冷硬铸铁、抗磨铸铁)及高合金抗磨铸铁件上小型机床铸件点状孔洞类缺陷的修复是较有效的,特别是对精加工后出现的微小缺陷进行修复,由于激光焊加热冷却迅速及热输入总量较小,因此工件不易发生变形及开裂。而对于普通灰铁、球铁件来说,激光焊补后,一般均有硬化相出现,导致加工性能恶化。

    (7)粘接技术
    粘接是用粘合剂将两个零件连接在一起,并使结合处具有足够强度的工艺.此法*早被用于竹木器具的粘合。随着粘合剂的不断更新和发展,现已普遍用于各个工业部门,如汽车、造船以及航空航天设备结构件的连接。
    与其它连接方法相比,粘接具有如下特点:。
    ”粘接件的应力小、分布均匀,与焊接、铆接等方法相比,其理论应力集中系数的相对值为:粘接1,铆接2^-3,焊接6^-8;
    2)工艺简单,不用高温加热,工件无变形;
    3)不受被枯材料类型及结构的限制,可对不同材料、不同形状的零件进行粘接。
    当然,这二工艺也有其缺点,当使用有机粘合剂时,其耐高温性能较低,不超过3000C,且随着时间的延长而易老化。无机粘接剂虽然可克服上述缺点,但粘接强度一般较低。
    在挽救工程中,粘接工艺常用于断裂部位的粘合、裂缝及各类孔洞的填补,通常是将枯合剂与金属粉末调成胶状物敷于缺陷处并固化,由于其连接强度尚不能达到金属基材的强度以及在硬度、色泽、老化等方面的问题,一般常用形仁加工表面及非外露面缺陷的修复。
    1.3.2内部缺陷类
    内部缺陷主要包括缩孔、缩松、组织疏松、组织不合格及内部气孔等.这些缺陷常导致力学性能不合格、加工报废以及渗漏等弊病.特别是A车发动机缸体、缸盖以及阀门类机床铸件常需进行耐压试验,渗漏问题就显得比较突出。
    针对上述缺陷,其相应的修复方法主要有以下几种:
    (1)浸渗
    按照机床铸件渗漏的情况可采用局部浸渗及整体浸渗.    局部浸渗法常用于已知特定部位渗漏的工件,只需对该部位进行处理即可修复,工艺较简
单,浸渗剂耗量少,尤其是在一些大型装备或不易拆卸的固定设备修复上。
    局部浸渗法常用刷涂法、注射法、浸涂法以及局部加压浸渗等方法,使渗漏毛细管封闭,从而达到防漏的目的。
    整体浸渗法是将工件整体浸入浸渗液中,在常压、加压、真空、真空加压等情况下X参漏毛细管进行封闭而达到防漏的目的。
    (2)内部气孔的修复
    内部气孔与外部气孔无严格界线。例如,皮下气孔可以看作外部气孔,在抛丸或粗加工后即已暴露,有些内部气孔在精加工后暴露,有些是梢加工后亦未暴露,但用超声波或射线探伤时可发现气孔的存在,若影响其使用性能或力学性能时需加以修复,对暴露的气孔一般较易处理,前面已经谈到,对内部气孔,则须用工具将其暴露,然后进行修复.
    (3)组织不合格的挽救
    机床铸件组织不合格主要包括金相组织不合格、石墨组织粗大、偏析及反。口等,此类缺陷主要着重在预防,如果一旦出现,也可通过热处理等方法加以解决。

 

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