冷焊技術及其在設備修復工藝中的應用

王 珂，王建民

(1.新疆昌吉回族自治州環境監測站，新疆 昌吉 831100；2.新疆煤礦機械有限責任公司，新疆 烏魯木齊 830013）

一、概述

電阻焊是利用電流通過工件及焊接接觸面間所產生的電阻熱，將焊件加熱至塑性或局部熔化狀態，再施加壓力形成焊接接頭的焊接方法。在設備維修或制造業中應用的冷焊（點焊） 是電阻焊中應用較為廣泛的一種。冷焊技術現已發展并應用到焊接高強度、大規模焊接等重要結構領域，同時在設備修復應用方面也越來越廣泛，因為它在經濟性、靈活性以及現場修復工藝中有其獨特優勢。

隨著我國科學技術的進一步發展，大型設備在國民經濟建設中發揮著不可替代的作用。據估算，高難度、精大稀設備已占我國設備總量的60%以上，隨之而來的是這些設備的維修難度、維修費用在不斷攀升，特別是諸如通用機床類設備的定位導軌面磨損、點蝕、拉傷等，將直接影響設備加工精度，有些甚至較難修復而遭到降低加工精度亦或報廢的厄運，這些高價位的精大稀設備被判處“死刑”，無疑是對資源的極大浪費。盡管許多研究者已對修復該類設備作了大量研究與探討，如市場上流行的各類膠粘劑等修復各類設備缺陷，但對用金屬材料修復異種鋼的研究報道并不多見。筆者著重介紹利用鑄造缺陷修補機對機床導軌面缺陷進行修復的工藝探討。

二、焊接工藝

1.根據不同的母材，可使用各種不同材質的補材進行焊接，低、中、高碳鋼可供選擇。如果補焊有防腐蝕要求，則可選用不銹鋼補材。根據機床導軌面缺陷的形狀（深度、寬度），補材有厚度0.05mm、0.10mm、0.20mm和0.5mm不等，以便適應缺陷深淺之需要。將補材剪切成條狀（注意：依據所補槽寬，確定補材剪切的條寬），將補材在被焊槽內分段點焊初步固定，然后依次從頭到尾焊接。一次不夠，可n次疊加冷焊，直至將缺陷凹溝“填充”至略微高于標準軌面，以便后續有余量修平。

2.焊槍頭選用導電性好的紫銅，直徑宜為4～5mm，焊槍頭略磨尖，頂部呈φ2.0mm圓球頭狀。由于銅延展性好，當焊槍頭接觸到補材時，通過電流產生大量熱量，在0.1s內爆發火星，迅即熔化補材，從而使補材與母體冶金結合。

焊接人員要雙手握住焊槍柄，以與鉛垂線成45°的傾斜角，槍頭不離補材，由遠及近地既移動又擺動焊槍頭，此時在0.1s內相繼爆發火星。焊槍移動速度視補材在母體上的熔化情況，依補材必須沿焊槍頭一次全部熔化為原則，遇槽寬一次不能全焊時，還應并排n次焊接，第二排焊接線路要與第一排焊接點采用搭接型式，以保證焊透性。焊后形成組織致密的焊點，表面呈密密麻麻的“微坑”，這是超薄補材在焊接熔化后的表象，無任何表面質量缺陷。

3.點焊的焊接過程是熱、電、力三者綜合作用的過程。當熔化區域瞬間形成，又瞬間消失，母材內熱量不易擴散，從而焊接區域熱變形甚微，內應力極小，達到金屬材料填充母體缺陷之目的。

4.經過焊補后，基體為灰口鑄鐵，補材為10號低碳鋼。焊接區域的硬度略高于導軌本體，這是因為在焊接過程中的冶金處理作用，產生類似冷變形強化現象，使得焊縫金屬的機械性能往往優于母材，所以容易保證焊接面金屬的性能不低于母材。

5.根據被焊接母材的缺陷情況，選用合適的補材厚度，缺陷較深的，選擇較厚的補材，反之亦然。電流調整到8～14A（表1）。操作人員要不斷地擺動焊槍頭，使之產生更多火花并掌握好移動速度。

表1 點焊工藝參數

6.在焊接過程中，由于碳的析出，焊接表面具有一定的強度，這正是所期望的結果。所以焊接的磨削余量一定不得留大，一是為了提高焊接表面的硬度與其母體的硬度相接近，二是減小人工磨削工作量。

三、實例

新疆煤礦機械有限責任公司一臺武漢產BJ2012A型龍門刨床，經某機床修理廠改造為龍門銑床（左右兩側及上橫梁部位三個動力銑頭）。由于切削方式的隨之改變，切屑呈飛散型逸出。由于防范措施未跟上，加工鑄件的切屑、沙粒飛入工作臺與床身間的導軌面內，待發現時已出現長約1 200mm、寬約40mm、深約1.5mm的研傷面。經多方論證，該公司引進某特種修復有限公司的冷焊技術，在現場對龍門銑床導軌面研傷部位進行冶金修復。

首先用丙酮擦洗研傷面部位，清除油污雜質，露出母材本體，然后根據研傷溝槽的寬度、深度，確定補焊材料的厚度和寬度，補材是用特制的超薄型低碳鋼片，即可進行點焊，焊接參數：焊接電壓220V，焊接電流8～14A，電極壓力150N。

采用由粗至細的油石，人工打磨，平尺檢驗。當用紅丹粉檢驗研磨后的接觸面積達75%以上時，基本達到修復標準。而剩余下的凹面，正好可以貯油，以彌補表面無顯微孔洞而無法貯油缺陷。

四、小結

冷焊技術在設備維修領域的應用還處于探索階段，但以其方便靈活，可現場維修的獨特優勢，近年來推廣迅速，逐步形成一成熟的技術。運用冷焊技術可對難以搬動的大型設備進行現場修復；由于打磨量小，從而保留了焊接硬面，這與母材硬度相當；焊件自由變形，焊接殘余應力可不予考慮；投入少、工期短、修復快、效果好。修復后的龍門銑床已使用1年有余，未見異常。