淺談船用柴油機機體鑄件幾種缺陷修復方法

王敏剛，郭敏，陳曉龍

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淺談船用柴油機機體鑄件幾種缺陷修復方法

王敏剛，郭敏，陳曉龍

（陜西柴油機重工有限公司，陜西興平 713105）

摘要：介紹了大型船用柴油機體鑄件表面缺陷修復和內部缺陷修復的幾種方法，其中電弧焊補灰鑄鐵機體時須將缺陷打磨圓滑干凈，預熱溫度500～580 ℃，采用直徑不超過4 mm鑄鐵焊條，堿性焊劑，小電流分段、分層焊補，每焊一段立即用小尖錘對焊縫、融合區(qū)敲擊，焊后進行去應力處理。氣焊首先將缺陷打磨干凈，并對機體整體預熱至200 ℃，后用中性焰對缺陷及其周邊進行預熱至暗紅色，采用碳化焰進行焊補，再對機體整體預熱及去應力處理。小于1 mm的缺陷進行電刷鍍修復，缺陷大于0.3 mm時須進行分層鍍。鉚接、鑲嵌用于不允許焊補處理的機體；浸滲修復，首先確定滲漏部位，常采用刷涂法、注射浸涂法以及局部加壓浸滲等方法。對于金相組織不符合技術要求的機體毛坯可通過熱處理等方法解決。

關鍵詞：機體；表面修復；電弧焊；氣焊；電刷鍍；鉚接；鑲嵌

稿件編號:1509- 1062

我公司為國內生產(chǎn)大中型船用柴油機的重要基地，作為一件大型船用柴油機機體毛坯，難免不出現(xiàn)任何鑄造缺陷，為此我們積累了很多機體毛坯缺陷修復經(jīng)驗，筆者在此僅就幾種常見缺陷的修復介紹給廣大鑄造界朋友，以便交流和學習。

GB/T5611-1998《鑄造術語》中將鑄造缺陷分為八類100余種。從缺陷鑄件修復的角度，按缺陷在鑄件上出現(xiàn)的位置，可以把缺陷分為表面缺陷和內部缺陷，作為大型船用柴油機機體鑄件這兩類缺陷基本都會出現(xiàn)，其修復技術相對應的分為表面缺陷修復和內部缺陷修復[1]。

對于表面修復通常有三大類：物理化學方法（如電弧焊、氣焊）、物理化學-機械聯(lián)合方法（如電刷鍍）、機械方法（如鉚接、鑲嵌）；內部缺陷修復則有：浸滲修復、內部氣孔修復、組織不合格修復。

1 表面修復（電弧焊、氣焊、電刷鍍、鉚接、鑲嵌等）

1.1 電弧焊表面修復

對于機體鑄件非加工面出現(xiàn)裂紋夾渣等缺陷可采用電弧焊表面修復，灰鑄鐵機體的焊補首先須對焊補部位圓滑打磨，防止出現(xiàn)較小的尖角區(qū)域，如果缺陷成條狀，如：裂紋，須將裂紋的兩端頭打磨成圓球形，裂紋底部打磨成U形，如圖1所示，其他點狀或團狀盡可能打磨成球形，打磨后并著色檢驗，無任何缺陷后，清洗干凈，采用氧乙炔氣焊槍進行局部預熱，預熱溫度600～700 ℃為暗紅色即可，采用直徑不超過4 mm鑄鐵芯鑄鐵焊條，或鎳基鑄鐵焊條如:308、408等，堿性焊劑，焊接時應用小電流分段，分層，每焊一段立即用小尖錘對焊縫、融合區(qū)敲擊，待手摸不燙時再焊，焊時應對稱點焊，防止局部焊接應力過大，導致出現(xiàn)焊接裂紋，焊件太薄時，只焊單層，8～12 mm壁厚可焊兩屋，如果缺陷是裂紋，先鉆止裂孔，焊接從焊道中心一端開始，至焊件邊緣一頭結束。

圖1 裂紋打磨形狀示意圖

焊后須對機體整體進行去應力熱處理或對焊補局部進行機械法去應力。

球墨鑄鐵機體的焊補，除了對焊補部位進行打磨、著色檢驗，清洗預熱外，須選用與母材力學性能相匹配的焊材，焊接過程也須分段、敲擊、分層焊補，焊后仍須進行熱處理或機械法去應力。

無論何種材質的機體焊后，其焊接區(qū)域的金相組織均會發(fā)生變化，如圖2所示為焊接區(qū)域各點熱循環(huán)曲線[1]，圖中1、2、3點的金相組織都會發(fā)生變，對于有特殊金相要求如：珠光體基體或鐵素體基體，就要相應的對機體整體進行正火或石墨化退火處理。

圖2 焊接區(qū)域各點熱循環(huán)曲線

1.2 氣焊表面修復

對于焊條電弧焊難以修復的體積小、厚度較薄的缺陷部位及要求焊肉與母材色差小的鑄件，可采用氣焊。常見的氣焊主要是氧-乙炔氣焊。

首先對缺陷進行打磨檢驗，隨后對機體進行預熱。我廠一般采用對機體整體進行去應力退火，隨爐冷卻至200 ℃出爐，后采用中性焰，對缺陷及其周邊部位進行預熱，當缺陷部位預熱至暗紅色時可以施焊。

灰鐵、球鐵鑄件均采用碳化焰進行熔焊，焊槍傾角隨待焊區(qū)域壁厚決定，如圖3所示[1]，在焊補過程中須不斷對已焊部位及其周邊區(qū)域進行加熱保溫，若焊補的為坑形且較大則須對焊池施撒堿性焊劑，并用焊絲不斷攪動溶池，促使熔渣、氣泡上浮，焊補結束后，用焊槍繼續(xù)對焊補區(qū)域及周邊進行加熱，至暗紅色覆蓋石棉布進爐，迅速將爐溫提升至500 ℃左右保溫，后隨爐冷至200 ℃出爐。對于有特殊金相要求仍須進行相應的熱處理。

1.3 電刷鍍

對小于1 mm級別的修復可采用電刷鍍，如我公司生產(chǎn)的某型柴油機機體下缸孔加工精度為φ370 H7 ，有時出現(xiàn)尺寸偏差，就是通過電刷鍍進行修復。

先對整個刷鍍區(qū)域進行清洗，確保無油污，然后進行修整，要求待修表面越光越好，其次是活化處理，此步驟是保證刷鍍層結合牢固的關鍵，然后進行打底，一般選用鋅或銅進行打底，最后進行工作層刷鍍。對于修復厚度大于0.3 mm的須進行分層鍍，以確保刷鍍質量。

圖3 焊槍傾角與缺陷壁厚的關系及焊槍與焊絲夾角

1.4 鉚接、鑲嵌

對于有些柴油機機體，技術文件明確要求不能采用焊補的方法進行修復，可采用鉚接、鑲嵌等方法進行修復，該方法避免了焊接產(chǎn)生的應力及對焊接部位組織的影響。

我廠曾多次用鑲套、悶塞等方法修復機體表面缺陷。圖4為某型機體缸孔面缺陷，為了保證密封采用鑲套方法，先將缸孔鏜大至缺陷完全消除，并保證缸孔有一定的精度，如：φ400 H7，再加工同材質的套，保證套的內孔為缸孔要求的尺寸及精度,外圓為φ400 r6，采用冷套方法進行裝配，液氮溫度：-195 ℃，并且一周采用6個M8騎縫螺釘均勻固定，在螺釘周圍涂膠進行密封，如圖5所示。

圖4 某型機體缸孔內缺陷位置

圖5 鑲套處理后的缸孔

2 內部缺陷的修復

柴油機機體屬于多管道類殼體鑄件，要求一定的密閉性，而實際中經(jīng)常會遇到水壓、氣壓實驗無法滿足要求等問題，為此經(jīng)常采用浸滲修復的方法進行修復。

柴油機機體一般采用局部浸滲，首先確定滲漏部位常采用刷涂法、注射法浸涂法以及局部加壓浸滲等方法。組織不合格修復：對于金相組織不符合技術要求的機體，如：偏析及反白口或鐵素體、珠光體含量達不到技術要求，可通過熱處理等方法解決。我廠主要生產(chǎn)鑄態(tài)鐵素體球墨鑄鐵機體，曾有一次工人誤將含銻孕育劑當硅鐵加入爐內，結果造成鑄態(tài)基體組織珠光體含量達到90%。最終通過低溫石墨化退火，珠光體含量降為10%。對于結構復雜，壁厚壁厚不均的機體鑄件，熱處理應防止其變形，可利用楔鐵，墊穩(wěn)及耐火材料支撐。

3 結束語

大型船用柴油機機體毛坯存在各種各樣的鑄造缺陷，可分為表面缺陷和內部缺陷，由此產(chǎn)生表面缺陷修復和內部缺陷修復，表面缺陷修復主要以電弧焊、氣焊、電刷鍍、鉚接及鑲嵌為主，內部缺陷一般有密封性差出現(xiàn)滲漏，可采用浸滲修復，金相組織不合可采用熱處理解決。

參考文獻

[1] 錢翰城.鑄件挽救工程及其應用[J].北京：化學工業(yè)出版社，2011.9.

[2] 張忠明,袁中岳,林尤棟,等. 鑄件缺陷的粘接修補法[J]. 中國鑄造裝備與技術,1998(2).

[3] 朱國珍,王道勇. 精細鑄件已加工面缺陷修復技術[J]. 中國鑄造裝備與技術,2010(4).

Method for repairing defects of the body of a few marine diesel engines

WANG MinGang，GUO Min，CHEN XiaoLong
(Shaanxi Diesel Engine Heavy Industry Co.,Ltd.,Xingping 713105，Shaanxi,China.)

Abstract：the paper introduces the large Marine diesel body castings surface defect repair and repair the defect of several methods, including arc welding for gray cast iron burnish of defects when the body must be clean, smooth preheat temperature 500～500 ℃, using no more than 4 mm diameter cast iron welding electrode, alkaline welding flux, small current segmented, layered weld repairs, every welding a immediately with small area percussion hammer pointed to weld, fusion, to deal with the stress after welding. Welding defects of the polished clean and preheat to 200 ℃ for the body as a whole, with neutral fl ame after the defect and its surrounding preheated to dark red, with carbonizing fl ame welding repair, after the warm-up for the body as a whole and to deal with the stress. Less than 1 mm defects of brush plating to repair, when the defect is greater than 0.3 mm shall be layered plating. Riveting, set used in the body is not allowed to weld treatment; Impregnation repair, fi rst determine leakage parts often brush method, injections dip-coating method and local pressure impregnation method. For microstructure is not in conformity with the technical requirements of the body can be resolved through methods such as heat treatment.

Keywords：crankcase；surface repair; arc welding; gas welding; brush plating;riveting;mosaic

中圖分類號：TG246；

文獻標識碼：A；

文章編號:1006-9658（2016）02-0022-03

DOI：10.3969/j.issn.1006-9658.2016.02.007

收稿日期:2015- 09- 09

作者簡介：王敏剛（1981—），男，工程師，從事鑄鐵鑄造工藝及熔煉工作.