铸铁零件的常用焊接方法,化学镀在模具上的应用及修复

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1.4应用

由于铸铁的一些优点,在汽车制造材料中占有很大的比重。铸铁零件大多是加工精度高、价格昂贵的基础零件,如气缸体、气缸盖、变速器壳体等。铸铁零件在制造及使用过程中,经常会出现裂纹、气孔、损坏等情况。据统计,汽车在正常使用情况下,这类零件达到磨损极限时,其尺寸变化只有0.08%~0.40%,质量损失只有0.1%~1.8%,此时将零件报废,无疑是非常浪费的。因此,研究和利用先进的修理经验,合理地修复铸铁零件是十分必要地。焊接就是一种非常有效地修复铸铁零件的方法。铸铁含炭量高、杂质多,并具有塑性低、焊接性差、对冷却速度敏感等特性, 焊补后容易出现白口组织和产生裂纹。为改善铸铁零件的焊补质量,可采取以下方法。1.热焊法焊前将工件整体或局部预热到600~700℃ , 补焊过程中不低于400℃,焊后缓慢冷却至室温。采用热焊法可有效减小焊接接头的温差,从而减小应力,同时还可以改善铸件的塑性,防止出现白口组织和裂纹。常用的焊接方法是气焊和焊条电弧焊。气焊常用铸铁气焊丝,如HS401或HS402,配用焊剂CJ201,以去除氧化物。气焊预热方法适于补焊中小型薄壁零件。焊条电弧焊选用铸铁芯铸铁焊条Z248或钢芯铸铁焊条Z208,此法主要用于补焊厚度较大(大于10mm ) 的铸铁零件。热焊法的焊接设备主要有加热炉、焊炬、电炉(油炉或地炉)等,焊接工艺如下:1)焊前准备和预热:清除缺陷周围的油污和氧化皮,露出基体的金属光泽:开坡口,一般坡口深度为焊件壁厚的2/3, 角度为70°~120°;将焊件放入炉中缓慢加热至600~700℃(不可超过700℃)。2)施焊:采用中性焰或弱碳化焰(施焊过程中不要使铁水流向一侧),待基体金属熔透后,再熔入焊条金属;发现熔池中出现白亮点时,停止填入焊条金属,加入适量焊剂,用焊条将杂物剔除后再继续施焊;为得到平整的焊缝, 焊接后的焊缝应稍高出铸铁件表面, 并将溢在焊缝外的熔渣重新熔化, 待降温到半熔化状态时,用焊丝沿铸件表面将高出部分刮平。3)焊后冷却:一般应随炉缓慢冷却至室温(一般需48h以上),也可用石棉布(板)或炭灰覆盖,使焊缝形成均匀的组织, 同时防止产生裂纹。2.冷焊法此方法是焊前不对工件进行预热,或预热温度不超过300℃。常用焊条电弧焊进行铸铁冷焊。根据铸铁工件的要求,可选用不同的铸铁焊条,如补焊一般灰铸铁零件非加工面选用Z100焊条,补焊高强度灰铸铁及球墨铸铁零件选用Zll6或Z117焊条。冷焊法的焊接设备为普通的电弧焊设备,焊接工艺如下:1)焊前准备:清除焊修表面的油污及杂质,使其露出基体的金属光泽:如果存在裂纹,应在裂纹两端各钻一个止裂孔, 以免施焊时裂纹延伸;沿裂纹开出坡口,其型式和大小由焊修部位的厚度和工艺要求而定。如果是大型铸件,还可以在焊缝处拧上一定数量的螺钉,使接头得到加强。螺钉直径一般不超过16mm(如果壁厚小于15mm,则螺钉直径应小于或等于6mm ),螺钉的数量可按断面面积计算, 即螺钉的总断面面积不大于铸件裂纹断面面积的25% , 且这些螺钉应均匀分布在裂纹两边。2)焊修规范的选择:焊条直径由焊修部位的厚度确定,一般应尽量选用小直径的焊条, 以减少输入焊件的热量:在保证焊条金属与基体熔合的情况下,焊修电流也应尽量选用小的, 以免焊件温度过高产生应力; 电弧长度一般是焊条直径的0.5~1.1倍, 以保证燃烧稳定:如果采用直流电源,则一般选焊件为负极,以免焊件受热,温度过高。3)操作工艺要求:一般应遵循“先内后外(先孔内,后机体外侧,再后机体上平面)、短段、断续、分散焊、多层多道(第一层焊完后,用砂轮在整个焊缝上磨去一些焊肉,检查确实不存在气孔、裂纹后再焊第二层;每层先从坡口两侧焊起,后焊中间)、小电流、锤击焊缝”的原则。① 将整条焊缝分成若干小段,不可连续施焊,每段长度视焊件厚度而定,一般在10~50mm:每段焊完后,应冷却至室温再焊下一段:每个小焊波不要横跨到坡口两侧,这样有利于未焊部分自由收缩,并避免电弧在坡口两侧停留太久。② 焊后金属温度在800℃左右时, 应锤击焊缝, 使其表面呈麻点状,以松弛焊接应力,清除裂纹和气孔:温度低于300℃ 时不能再锤击,以免产生冷脆裂纹。③ 施焊中以直线划小圈式运条手法为佳,焊缝应与母材呈圆滑过渡,以利于焊缝应力走向。3.加热减应焊法此方法是不事先加热焊件,而在施焊前和施焊中加热焊件的“加热减应区”, 使其不阻碍焊缝的收缩,从而减少内应力, 避免产生裂纹。加热减应区可选取一处或多处,其选取原则为:1)应是阻碍焊缝膨胀的部位。当该部位加热冷却时, 使焊缝有获得自由热膨胀和冷收缩的可能。2)应是与其它部位联系不多且强度较大的部位。3)自身的变形对其它部位应无很大影响,不至于因它的变形而损坏其它部位。在选择焊接方法时应注意以下原则:① 针对不同的切削加工性、颜色、强度等选择不同的焊接方法。焊条电弧焊热焊法对于要求质量高、切削加工性好的铸件最适合,焊条电弧焊冷焊法则适宜于机加工的表面及不便于预热的大型铸件。② 针对不同的焊件体积、形状、厚度及使用条件等选择不同的焊接方法。对于中小型薄壁零件(如气缸)采用气焊、冷焊、热焊均可,对于较大的零件应采用气焊热焊法。(end)

模具在现代工业中具有极其重要的作用,它的质量直接决定产品的质量。提高模具的使用寿命和精度,缩短模具的制造周期,是许多企业急需解决的技术问题,但在模具使用过程中经常会出现塌角、变形、磨损、甚至折断等失效形式。因此,对模具的修复也是必要的。修复模具的方法很多,如电火花工艺、氩弧焊修复、激光堆焊技术、电刷镀方法。 氩弧焊修复 利用连续送进的焊丝与工件之间燃烧的电弧作热源,由焊炬喷嘴喷出的气体保护电弧来进行焊接的。目前氩弧焊是常用的方法,可适用于大部分主要金属,包括碳钢、合金钢。熔化极惰性气体保护焊适用于不锈钢、铝、镁、铜、钛、锆及镍合金,由于价格低,被广泛用于模具修复焊,但焊接热影响面积大、焊点大等缺点,目前在精密模具修补方面已逐步补激光焊所代替。 电刷镀修复 电刷镀技术是采用一种专用直流电源设备,电源的正极接镀笔,作为刷镀时的阳极;电源的负极接工件,作为刷镀时的阴极.镀笔通常采用高纯细石墨块作为阳极材料,石墨块外面裹上棉花和耐磨的涤棉套.工作时,电源组件调整到合适的电压,并使侵满镀液的镀笔以一定的相对运动速度在被修复工件表面上来回运动,并保持一定的压力,直到形成均匀理想的金属沉积层为止.由于镀笔与被修复工件表面接触的部位,镀液中的金属离子在电场力的作用下扩散到工件表面上,在表面上获得电子还原成金属原子,从而这些金属原子沉积结晶形成镀层,也就是在被修复塑料模具型腔工作面上获得所需要的均匀沉积层. 中国塑料模具网 激光堆焊修复 激光焊是利用大功率相干单色光子流聚焦而成的激光束为热源进行的焊接。这种焊接方法通常有连续功率激光焊和脉冲功率激光焊。激光焊优点是不需要在真空中进行,缺点则是穿透力不如电子束焊强。激光焊时能进行精确的能量控制,因而可以实现精密器件的焊接。它能应用于很多金属,特别是能解决一些难焊金属及异种金属的焊接。目前已广范用于模具的修复。

全自动液压压砖机广泛应用于建筑陶瓷企业中,液压机的工作压力可达403,活塞的往复频率般为20次压砖机的活塞和液压缸缸腔内壁在高负荷下工作,液压缸磨损损伤现象普遍存在。

由于NrP合金化学镀具有良好的仿形性且性能优良,任何形状复杂的表面零件都适用,可广泛应用于各种塑料模具的表面处理中,如注塑模具,挤塑模,锻模,冷冲模,挤压模及拉伸模等,模具钢表面NrP合金化学镀层不仅降低了模具的制造成本,而且提高模具的使用寿命。经济效益十分显著。

随着压砖机使用年限的增加,液压缸磨损和事故划伤将导致液压系统压力不足,从而影响砖坯质量,直至压砖机不能正常工作。液压系统压力不足的原因有多种,如方向控制阀磨损泄漏溢流阀泄漏液压泵磨损活塞环磨损等,但液压缸体内壁磨损划伤是最常的原因。在液压系统的各种失压欠压原因中,液压缸磨损较难诊断和恢复。油缸事故划伤在系统运行初期很少,在欠压故障分析诊断时容易被忽视,即使诊断出来,也很难修复。对于普通小型液压缸来说,液压缸磨损失效则意味着报废。但液压压砖机的液压缸体积大,制造工艺复杂,成本高。液压缸是压砖机的关键部件,其寿命决定压砖机经济效益。

2在制药机械上的应用及修复

液压缸磨损和事故划伤的原因液压缸内壁磨损包括正常磨损和意外事故划伤。正常磨损是由于压砖机在高频率大强度的工作条件下,随着使用时间延长而积累起来的。因正常磨损引起的欠压现象,般出现在使用年限较长的压砖机上。当磨损达到定程度时,压砖机在高压工作阶段会出现欠压现象,所压制的砖坯因不能达到规定的致密度而报废。正常磨损缘于磨粒磨损,磨损速率与液压油的洁净程度和磨擦面质量有关;而意外划伤引起的失压现象具有突发性,没有正常磨损失压的渐变过程。意外划伤的产生与设备的使用期限没有必然关系,多数发生在压砖机新装或拆卸维修后的较短时间内。在液压系统制造安装或维修过程中,由于系统清洗不彻底,造成铁屑或其它硬质颗粒沉积在液压缸中,当其被夹在活塞环和缸腔内壁之间时,在高频运动下就会划分内壁造成局部磨损。由于活塞不间断的高频运动,划痕会迅速扩大,最终造成液压缸内泄而使系统欠压或失压。不管是上述那种原因引起的欠压,其根本原因均是液压缸高压时泄漏。

2.1应用

液压压砖机使用段时间后出现的欠压现象,般通过调整压力控制元件或更换活塞环来恢复系统的压力。当更换了活塞环,又排除了其它原因后,仍然不能恢复正常压力,则应当检查是否液压缸出现了磨损或事故划伤。通过测量液压缸高压泄漏量,可以判断液压缸是否有严重的磨损或事故划伤。具体方法如下在保证压砖机安全检测条件与正常工作状态相同的前提下,调整液压系统,使液压缸处于高压状态。

某飞机制造公司生产制药机械胶囊分装机,型号:500、1000、1500及2000型,其中外观件均要求采用表面化学镀技术,使整机具备不锈钢的外观,而防腐和耐蚀性能优于不锈钢,如:凸轮盘、运转轮、锁座、垫铁等件;材质有:铸钢、铸铁、铸铝、铝合金、铜合金和45钢,Q235等。经几年的使用,效果良好,质量达到德国原装机的水平。

1、测量最大压力,并与额定压力比较。

2.2修复

中断自动控制系统,保持高压状态,在适当部位打开液压缸回油管,待内存油压力释放后,观察回油管中液压油泄露情况。若超过限定值允许最大泄漏量,则证明缸体内腔壁导向面存在严重磨损或局部事故划伤。

(1)在生产实践中,由于前处理不当,镀件易起反及局部脱落。按常规方法需采用机械或化学方法去除镀层,然后重新起镀,由于二次起镀镀层结合力不好,另外工件镀层全部去除费时、费工。有些带型腔的工件,局部起皮,其余部分镀层良好,此时去除镀层将更加困难。

确信缸体内腔壁导向面已发生严重磨损或局部划伤后,则可以拆卸液压缸,对其进行进步检查,并准备修复。

(2)因化学镀属于最后工序,镀件经常是精加工件。由于在制作和运输中常有磕碰、划伤或加工超差,所以在化学镀前必须进行修补,镀件才能达到要求。

液压缸损伤修复工艺常的面损伤修复工艺有电刷镀和补焊两种。电刷镀工艺简单操作方便成本低,对液压缸本体金属的损伤小,但涂层与本体的粘接强度有限,高压高频负荷下工作寿命较低,适于面严重均匀磨损的修复;补焊修补工艺较电刷镀复杂,对液压缸本体金属的损伤较大,但修补层与本体粘接牢固,镀层强度高,高压高频负荷下寿命较长,可以用于较大磨损量的修补,适于面事故划伤的修复。

笔者尝试将电刷镀、钎焊和冷补焊等技术用于化学镀零件的修复,解决了生产难题,取得满意效果。

电刷镀修复电刷镀是近十几年发展起来的种面修复新技术,采用该工艺可获得很高面质量的镀层,主要用于各种磨损零件的修复,对加工零件超差尺寸的补偿,以及改善零件面性能等,为提高电镀层的强度耐磨性附着力和面质量,可以采用复合电刷镀工艺。复合电刷镀是种新的刷镀工艺方法,该工艺在镀液中加入纳米级不溶性固体微粒,刷镀过程中,金属离子和悬浮在镀液中的不溶性固体微粒共沉积到被修补金属面,形成复合镀层1.由于不溶性固体微粒在复合刷镀层中的强化作用,使刷镀层具有很好的耐磨耐蚀等特性,同时可以增加镀层的面质量,因而复合电刷镀面修补工艺对于液压缸正常磨损的修复具有很好的适应性。

对于镀件缺陷和小超差件(单面0.2mm)采用如下方法进行修复,将局部起皮脱落处打磨、抛光,进行脱脂后按照电刷镀工艺进行:

2、刷镀过渡层。用特殊镲刷镀过渡层,然后水洗。

镜面镍:刷镜面镍,厚度0.02-0.04mm,水冲洗。

刷镀工作层。复合刷镀工作层时,刷镀电流为13,镀笔运动速度为0.03,0.053,渡层厚度可由磨损量确定。刷镀完毕后水洗镀层面。

对于工件磕碰,拉伤和加工超差比较大(单面0.2mm)的工件,采用冷补焊和钎焊技术将损伤部位填补平,然后进行打磨抛光处理,使修复部位达到尺寸精度要求,然后进行电刷镀或化学镀。

镀后热处理。镀后热处理可以改善镀层的机械性能,依据现场条件采用保温箱油浴等方法进行,温度控制在300,笥遥,N率奔洳簧儆谌谩,镀层刮研与抛光。镀层抛光分手工抛光和机械抛光两大类。手工抛光工艺简单易于操作,但抛光效率低精度高;机械抛光则具有很高的效率,但研磨精度低,要求严格控制抛光量,避免研磨过度。手工抛光具体操作时可制作简单的抛光工具抛光模板,在抛光模板上涂抹研磨膏进行研磨。研磨过程中随时检查接触点数,达到要求后立即停止研磨,然后在同样的模板上包裹绒布,进行抛光处理。

对于旧件修复除采用上述方法外,还应注意使修复部位略低于基准面0.02-0.03mm,采用电刷镀技术恢复尺寸,抛光、刷镀镜面镍,达到外观一致,可取得满意效果。这一方法还可推广到化学镀件的现场维修,可做到不拆机即可以修复镀件的磨损和缺陷。

3、补焊修复钎焊。

3结语

乌金补焊先用刮刀把磨损后需补焊的划痕面均匀全面地刮掉薄薄层,以清除油脂污垢,再用轻微氧炔焰加热修补,同时不断用乌金条摩擦加热处。当看到乌金熔化时,边填加乌金边向前移动。为减小热影响区,补焊速度要快,只要填加的乌金超出正常面即可。若熔池凹陷,则说明温度偏高,应立即停止此处的补焊,并在温度低的另处重新起焊。补焊区应分成若干个小区域,块块地补焊,不可从处开始直堆焊。若焊层后厚度不够,可再焊层,切忌单层焊肉过厚,否则将使乌金变脆,容易产生裂纹,工作时易脱落。补焊完毕,外观检验合格后进疔刮研加工,直至满足尺寸形状精度要求。

化学镀技术在模具加工和制药机械上的应用达到了使用要求,并可替代不锈钢。作者在化学镀件的镀前、镀后的修复中采用电刷镀、钎焊和冷补焊技术,解决了生产难题,取得了满意的效果,因此修复技术值得在化学镀行业推广应用。

电弧焊补焊液压压砖机液压缸的材料为高强度的灰口铸铁,其焊接工艺性较差,焊接工艺复杂。1焊条选择。目前用于铸铁堆焊补焊的电焊条有多种,其中2408强度较高,是用于堆焊的主要焊条类型,适用于高强度的灰口铸铁的焊补,但焊补中产生裂纹的倾向性较大,焊接工艺不易掌握;2308焊接性能较好,产生裂纹的倾向性较小,但强度略低且价格较高,适用于重要灰口铸铁件的焊补。经比较,电弧焊补焊液压缸选用2308焊条较为理想。2电弧焊补焊的工艺流程为开坡口预热补焊冷却修整焊缝。具体操作方法如下开坡口。为了增加补焊层与母材的结合强度,需要拓开扁平的形坡口,形坡口的宽度不小于5,深度不小于3这。开坡口后,清除油污铁锈等污垢及杂质。

4、预热。将缸体抬高并倾斜置于垫木上,用气焊火焰将焊缝周围局部加热至暗红色约600,700预热使工件焊接时加热及冷却均匀,而且可以减缓冷却速度,有利于石墨化的进行,以消除白口。

5、补焊。预热后立即进行焊补作业,预热和焊接需交替进行。补焊操作应由高级电焊工完成,补焊速度要快,1减小溶深和咬边量。焊接电流凋至904.焊后待稍许冷却,立即用锤子轻轻敲击焊缝,以减小热应力,避免母材与焊接金属的接缝处产生裂纹。

6、冷却。为了防止补焊区域的灰口铁白口化和焊接裂纹的产生,焊后要缓冷,缓冷能有效地减小热应力,减少焊接接缝形成裂缝的倾向,提高焊缝的机械性能。

7、修整焊缝。冷却24后,用小型手提砂轮机分数次轻磨焊缝,平整凸起的焊接金属。磨削时要非常小心,留出刮研余量的,同时不能碰伤其它面。用制作好的研磨样板和圆弧刮刀刮研焊补部位,直至达到规定的尺寸精度和面精度。

采用上述补焊方法修复后,可以再用电刷镀工艺修复整个面,以恢复整个面的尺寸精度。

采用上述各种方法修复液压缸的机械损伤,均有操作简单成本低,易于实施的特点。经实践检验,修复后的液压缸仍能使用很长时间,修复质量主要取决于修复工艺参数的控制。比较上述修复方法,受镀层厚度限制,电刷镀适合于正常磨损修复;乌金补焊可以修补较大尺寸的局部划伤,修补工艺简单,但补焊层强度低,使用寿命短;电弧焊修补厚度不受限制,而且焊层强度高,但焊接工艺较难掌握,补焊后面处理困难,修补质量难以保证。各陶瓷企业修复此类事故时,应根据实际选用修复方法,以延长压机液压缸的使用寿命。

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