專利名稱：鑄件表面缺陷修補新方法
技術領域：
本發明屬于鑄件表面缺陷的修補方法。也適用于不同母材金屬之間的對接。
鑄件表面缺陷難以避免，因為它涉及從原材料到熔煉、澆鑄、凝固成形的每一工藝過程。在鑄造行業中，為提高產品的成品率，就需對鑄件表面缺陷進行修補。以機床導軌的修補為例，根據機械工業部提出的要求(1)修補處與母體的硬度差不得超過HB25度，(2)修補后的色澤應與母體基本一致。但目前所有的修補方法均達不到規定的標準，不能從根本上解決修補質量問題。如冷焊焊補法，在焊補處及其熱影響區極易形成硬化相及顯微裂紋等缺陷。熱焊焊補法，雖然可以在一定程度上防止產生硬化相，但由于需將工件預熱，因而耗能大、效率低、工藝復雜、質量不穩定、鑄件易產生應力及變形等缺點。而且，兩種方法均難以解決色澤一致性問題。近年來，工廠較普遍采用了鎳基焊條冷焊焊補法，但其色澤、硬度均不能達到與母材一致，因而應用受到限制。此外，若取與母材相同材料加工成錐銷形，再用機械力壓入缺陷處，或用金屬粉末調以強力金屬化學粘結劑填入缺陷內，此等方法修補結果均有明顯修補痕跡，因而應用受限。全國每年僅機床床身導軌缺陷而報廢的鑄件即達500～1000萬元/年(包括加工費用的損失)。
本發明旨在打破傳統的焊補方法，研究出一種既能保證修補質量、達到機械工業部所提技術要求，又要操作簡便、提高修補效率的新修補方法，減少廢品率，降低成本，提高經濟效益。
本發明是在真空液相擴散焊的基礎上，結合纖焊、熱噴涂技術而研制成的一種能在大氣環境中進行的、液相過渡焊接新技術，并將其用于鑄鐵件的修補。
本發明要點是，為了加速兩待焊表面的擴散結合、于其間預置一薄層熔點低于母材(母材熔點為T′0)，并與母材能形成合適相組織的液相過渡層(熔點為T0)。同時使該液相層中含有一定數量的活性物質，以迅速去除在大氣環境中施焊時形成的氧化物;另一方面，通過在施焊溫度下等溫加壓，使其中的大部分脫氧產物隨多余液相一起排除焊縫，而焊縫內殘留的液相在等溫下快速結晶，從而形成無低熔相的優良結頭。
具體方法是(見
圖1)用電鉆將待補鑄件(4)表面待補孔加工成規則孔，再將與母材同質材料加工成與該孔同形塞子(1)，利用乙炔-氧火焰熱噴涂法，將含Ni、Cr、B、Si分別為84%Ni、10%Cr、3.5%Si、2.5%B的合金粉末(150～250目)噴涂于特焊表面(2)上，(用肉眼觀察，完全覆蓋住表面即可)然后再用厚度為0.1～0.5mm的Cu、Zn、Si、Bi、P等金屬組合成的低熔合金片作為低熔層置于待焊表面之間(3)，再放入塞子，經過加壓、加熱、升溫至過渡層熔點與母材熔點之間，保溫使母材原子與過渡層原子進行溶解擴散，同時在壓力作用下使多余液相被排除焊縫，縫內殘留液相于等溫(T1)等壓下結晶完畢，熔點隨之升高至等溫溫度以上。(見附圖2)，最后緩慢冷卻或在T2溫度保溫一段時間(t2)，冷至室溫即可完成焊補。
按照該方法，焊補鑄鐵件的全過程可控制在10～35min內，接頭的連接強度可等于或高于母材(HT20～40)、色澤與母材一致，硬度與母材之差可調節在±25°(HB)之內，此外，焊縫內無裂紋、氣孔、熱應力小，無低熔點液相。工藝上，利用乙炔-氧火焰噴涂及加熱，或用其它方式加熱，操作簡便、可靠性高、投資少。所以該方法可適用于機床導軌面類另件，汽車發動機缸蓋等另件的工作面上的點狀缺陷的修補，及一些對結合性能要求較高的小型鑄鐵件的焊接。
以下結合附圖對本發明作進一步說明圖1為本發明原理示意圖其中1-與工件同種材料的塞子;2-噴涂保護層;3-低溶液相過渡層;4-工件。
圖2為本發明焊補工藝圖其中T0-母材熔點;T0-液相過渡層熔點;T1-焊接(補)溫度;T2-保溫溫度;t1-焊接(補)時間;t2-保溫時間。
圖3為本發明實施焊補示意圖其中5-銅鎳合金(或鋼、鑄鐵)試棒;6-鑄鐵試棒;P-壓力。
實施例1對國產C616通用車床導軌工作面和拖板工作面于加工后暴露出的點狀缺陷進行修補。(見附圖1)按照清理缺陷表面→噴涂處理待補表面→置入液相過渡層→裝配加壓(0.1～3Kg/mm2)→加熱(600℃～950℃)→保溫(1～30min)→冷卻(至室溫)的工藝過程、實施焊補。結果，在強度性能、硬度性能、色澤一致性等方面均可獲得滿意效果。
實施例2如圖3所示，左邊試樣為φ30的銅鎳合金試棒(也可以是鋼或鑄鐵試棒)，右邊試樣為φ30的HT20-40鑄鐵試棒(6)，采用實施例1所述工藝進行焊接，其中加熱溫度為900～930℃，保溫時間為5～20min。對焊接試樣進行拉力試驗，結果斷裂面位于鐵本體一側，顯微金相檢測表明，焊接接頭組織致密，焊縫內無裂紋、氣孔、無低熔點液相。
權利要求
1.鑄件表面缺陷修補的新方法，其特征是a、對待補孔用鉆削加工方法清理為規則孔；b、用與母材同質的材料加工成與該孔同形塞子；c、對待補孔表面和填充塞子表面進行熱噴涂保護處理；d、在待補表面置入一薄層低熔點的液相過渡層；e、放入上述與母體同質填充塞子；f、在大氣環境中，加壓(0.1～3Kg/mm2)、加熱(600℃～950℃)、保溫(1～30min)、再緩冷至常溫。
2.按權利要求1所述的方法，其特征是在c中所述熱噴涂處理是采用乙炔一氧火焰噴涂保護，噴涂材料為Ni、Cr、B、Si系列的自熔性合金粉末;
3.按照權利要求1所述的方法，其特征是在d中所述低熔點液相過渡層材料含有Cu、Zn、Si、Bi、P等元素或其組合。
全文摘要
本發明為鑄件表面缺陷修補的新方法。該方法突破了傳統的熔焊焊補工藝，對待補表面加工清理后進行熱噴涂處理，在填充同質材料塞子與待補表面間置入一薄層低熔點的液相過渡層，然后在大氣環境中加壓、加熱、保溫、冷卻。該工藝焊補鑄鐵件的全過程可控制在10～35min內，接頭的連接強度可等于或高于母材，色澤與母材一致，硬度與母材之差可調節在±25(HB)內，且無微隙裂紋，達到了機械工業部的要求。本發明操作簡便、修補效率高，有較高的經濟效益。
文檔編號B23P6/04GK1030040SQ8810213
公開日1989年1月4日 申請日期1988年4月5日 優先權日1988年4月5日
發明者江濤, 錢翰城, 陳萬志 申請人:重慶大學