浸滲法修復柴油機缸體缸蓋類鑄件缺陷的研究

劉春雷，趙國琴，黃進達

（玉柴機器股份有限公司鑄造廠，廣西 玉林 537005）

有致密性要求的鑄件存在微孔，如氣孔、針孔、縮孔和縮松等缺陷時，不經挽救，往往只能作報廢處理，造成鑄造廢品率增加，鑄件成本上升。據有關資料統計，有致密性要求的鑄鐵件其廢品率為6%～10%。有致密性要求的鑄件在機加工及裝配完成后再進行滲漏檢測，滲漏零部件造成的報廢損失更是巨大。在生產線上應用浸滲技術已經成為行業共識。目前，眾多的企業已將浸滲作為一道必不可少的工序寫進工藝文件。目前，浸滲技術已廣泛應用于汽車、摩托車、火車、空調制冷、航空等行業。可有效填堵黑色金屬鑄件（鑄鐵、鑄鋼等）；有色金屬鑄件（鋁合金、鎂合金、銅合金、鋅合金等）；粉末冶金件、陶瓷件等缺陷。浸滲法在此類缺陷的鑄件挽救上的應用，挽救了大量的鑄件，提升了鑄件的成品率。

鑄件浸滲技術是一種在常壓或真空加壓的作用下，使液態浸滲劑滲透充填到鑄件微孔中并固化，達到有效封閉鑄件內的微孔缺陷，消除鑄件滲漏的修補技術。本文即著重介紹柴油機氣缸體氣缸蓋的微孔浸滲技術[1]。

1 傳統浸滲工藝

1.1 浸滲技術簡介

浸滲，又稱浸漬，浸透，滲透。在臺灣及日本稱為含浸。英文單詞為imp regnation，porous seal INg.它是一種微孔（細縫）滲透密封工藝。將密封介質（通常是低粘度液體）通過自然滲透（即微孔自吸）、抽真空和加壓等方法滲入微孔（細縫）中，將縫隙填充滿，然后通過自然（室溫）、冷卻或加熱等方法將縫隙里的密封介質固化，達到密封縫隙的作用。

浸滲技術除挽救鑄件以外還具備以下的作用：

1）密封堵漏，提高有致密性要求鑄件的致密度。

2）防止微孔擴展，提高鑄件的結構強度和耐壓能力，促進鑄件結構的薄壁化和輕量化。經過浸滲處理的鑄件，其承壓能力可以達到鑄件材質本身的斷裂強度，承受300MPa的油壓和500MPa的氣壓。

3）防止鑄件產生由內部空隙引起的腐蝕。

4）提高鑄件的表面質量。

1.2 浸滲劑

浸滲劑是用以對鑄件進行浸滲處理，密封鑄件內的微孔缺陷的液態化學物質，可以分為無機浸滲劑和有機浸滲劑兩大類。

可充當浸滲劑的材料有很多，如水、蠟、某些植物油、鹽溶液（水玻璃）、金屬、樹脂。能在當代工業化生產里廣泛使用的主要是水玻璃、金屬、樹脂。

水玻璃作為浸滲劑出現較早，多用于鑄件的縫隙密封。其特點是價廉，含有大量的水，靠揮發水固化，因此收縮較大，合格率低。另外被其處理過的零件清洗不干凈，生產效率低，浸滲場地臟。現越來越多地被樹脂代替。

金屬作為浸滲劑主要指低熔點金屬，如銅（銅合金）、錫等。在粉末冶金行業用得較多。

樹脂作為浸滲劑出現的早期是某些合成樹脂，有毒性。后來無毒的樹脂出現，在鑄件、粉末冶金件得到越來越廣泛應用。其特點是黏度低（稀），滲透能力強，合格率高，生產效率高。被其處理的零件容易清洗，浸滲場地清潔。

目前世界上工人用效果最佳的浸滲劑是改性堿金屬硅酸鹽浸滲劑、厭氧型浸滲劑和聚酯類浸滲劑。國內鑄造行業所采用的浸滲劑基本上為前兩類。

1.3 浸滲工藝

根據鑄件大小、缺陷類型和使用要求，選用不同類型的浸滲劑和浸滲處理方法。目前國內外采用的浸滲方法可大致分為整體浸滲和局部浸滲兩大類。整體浸滲分為常壓浸滲、內壓浸滲、加壓浸滲、真空浸滲、真空壓力浸滲。局部浸滲分為刷涂法、注射法、浸涂法、局部加壓法。

目前真空壓力浸滲是用于密封鑄件內的微孔缺陷的最可靠的浸滲處理方法。

傳統的真空加壓浸滲法只適用于整體浸滲，如圖1所示，鑄件必須置于浸滲設備中。傳統的真空浸滲流程比較復雜，如圖2所示。

圖1 真空加壓浸滲裝置示意圖

圖2 傳統真空浸滲流程

2 局部真空浸滲工藝的研究

2.1 試驗條件

1）采用12 kg的真空壓力罐，如圖3所示。

2）采用合成樹脂型浸滲劑，如圖4所示。

3）浸滲流程：浸滲前檢測，是否符合浸滲的條件——清洗烘干——吸真空——打入浸滲劑——清洗浸滲劑——烘干固化——試壓檢驗。部分流程如圖5～6所示。

圖3 12 kg的真空壓力罐

圖4 合成樹脂型浸滲劑

圖5 局部清洗后烘干

圖6 試壓檢驗

2.2 試驗工藝[2]

對于穿透鑄件壁或不完全穿透鑄件壁的孔隙如圖7所示的缺陷，擬采用局部抽真空的滲補裝置來進行挽救。

分別用圖8和圖9所示的局部抽真空的滲補裝置。兩種滲補裝置中，鑄件與罩之間用橡膠密封，當罩內空氣被抽去而成真空后，由于壓力差的作用，滲補液就滲入并填滿鑄件孔隙，一旦滲補液滲透到鑄件的下面，即可解除真空。鑄件滲補前需清洗，固化后需經水洗。

浸滲處理的試驗鑄件經過5MPa氣壓試漏沒有出現漏氣現象。在柴油機可靠性試驗中表現和正常鑄件一樣。

3 結術語

1）浸滲法可以修復局部的小缺陷。

2）經過浸滲處理合格的鑄件，其表現與正常鑄件沒有差別。

圖8 局部抽真空裝置Ⅰ

圖9 局部抽真空裝置Ⅱ

［1］湯平，劉昭琴.浸滲線P L C自動控制系統的研究［J］.重慶三峽學院學報，2006（5）：20.

［2］崔玉娥，張華麗.浸滲技術在鑄件中的應用［J］.鑄造設備研究，2001（6）：32-33.

［3］錢翰城主編.鑄件挽救工程［M］.重慶：重慶大學出版社，1996.

［4］中國機械工程學會鑄造分會編.鑄造手冊鑄造工藝［M］.北京：機械工業出版社，2006.

［5］陳國珍，肖柯則，姜不居.鑄件缺陷和對策手冊［M］.北京：機械工業出版社，2002.