解決鑄鐵焊補白口融合問題的新型焊絲
1.1基本情況
鑄造是機械制造的基礎工藝技術,由于種種原因在生產過程中會存在各種缺陷,尤其是汽車工業中的柴油機、汽油機的缸體,此類復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
在國際上,作為鑄鐵冷焊(指焊補前不必預熱),仍然延用上世紀四十年代美國發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,近期美國生產的308焊絲(與本發明有雷同之處)。與本發明比較熔合區HB≤300(本發明為≤240),并且,在使用時不能連續施焊(原因是易發生夾渣及裂紋)。
1.3國內動態
上世紀八十年代,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,重慶大學研究了噴焊,并由四川省計委重點推薦,在柴油機生產企業有一定應用,但在應用過程中存在以下問題:
①焊補溫度不易控制。該技術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焊前準備工作較煩瑣,技術上要求將待焊處清理干凈方可進行焊接;
③焊補過程中對操作有特殊要求,操作不當易造成焊液流失;
④對施焊平面的面積、厚度等要求較高,僅適合焊補面積大而淺的工作面;
⑤施焊工作人員工作環境惡劣,夏天操作時溫度高,冬天操作工件預熱時間長。
綜上所述,噴焊雖然在具備一定外部條件的情況下,能實現機械加工和熱裂紋,但由于該技術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(經測定出現熱裂紋概率為80%以上),使其在大面積推廣應用上受到限制。
1.4本發明專利從理論和工藝上解決的幾個方面的問題:
(1)白口問題,焊后不需熱處理。
目前國際國內對鑄鐵件焊補均未解決白口問題,現美國發明的308焊絲(目前為的)在最理想情況熔合區的厚度可達0.1MM,白口傾向明顯。而本發明所采用的專用焊絲和CO2保護半自動冷焊技術。電流密度大,焊后冷卻速度大,母材與焊絲熔合區硬化層從金相白口層分析是斷續的,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。
(2)解決了焊前不予熱,不產生裂紋的問題。
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,當熱應力大于被焊件鑄鐵抗拉強度時就必然產生熱裂紋。本發明在設計焊絲的化學成分時使用的屈服極限《200MPA,而可高達400-500MPA,這樣在焊補過程中一旦產生應力,并超過200MPA時焊縫產生變形并使應力下降,從而最有效地防止熱裂紋的出現。
(3)解決熔合性問題
有些鑄鐵,由于“石墨”粗大,在高溫或者油環境中工作,在焊補過程中會有一定程度影響熔合性,嚴重時出現打滾,無法焊接。本發明技術在焊補過程中促使石墨燃燒,燃燒產生的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品的焊補。
由于本發明技術徹底解決了鑄鐵件焊補的根本問題,從而相應的提高了勞動產生率并大量節約了能源。
94年起該技術在江蘇“江淮動力”大型企業得到了成功的應用,幾年來為該企業修復柴油機已達10萬臺以上,挽回經濟損失好幾千萬元,取得了良好的經濟效益,得到了企業的好評和認可。
由該專利生產的CO2鑄鐵專用焊絲現已開始投放市場。
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