損傷鑄件常用的挽救方法

王海平 曹恒成 姜霄云

中國重汽（香港）有限公司濟(jì)南鑄鍛中心 山東濟(jì)南 250200

目前，用于損傷件主要挽救措施有焊補、刷鍍、熔敷等，采用電焊機(jī)焊補是最常用的方法。電焊機(jī)是鑄造廠常用設(shè)備，原理是利用電極兩極的瞬間短路從而產(chǎn)生引燃電弧，引燃電弧產(chǎn)生的高熱熔化焊條、焊材，從而達(dá)到使它們結(jié)合的目的。電焊機(jī)操作簡單、體積小、使用方便，且環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、焊補速度快、焊補后焊縫結(jié)實，比較適合于大面積的焊補工作。但是電焊機(jī)也有自身的局限性：

（1）從操作上講：電焊機(jī)在使用的過程中周圍會產(chǎn)生特殊的磁場、引燃電弧燃燒時會產(chǎn)生大量輻射，輻射弧光中包括紅外線、紫外線等，同時還會產(chǎn)生金屬蒸汽、煙塵等有害物質(zhì)，所以在操作電焊機(jī)時操作人員必須要有足夠的防護(hù)措施，鑒于電焊機(jī)高溫、高熱、高電壓的危害性也需要專門的焊工進(jìn)行操作。

（2）從工藝來說：由于焊材間焊縫在焊補過程中存在結(jié)晶、偏析及氧化等反應(yīng)，易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，焊接后焊縫位置容易開裂，或者產(chǎn)生熱裂紋和冷裂紋。同時由于操作人員操作手法的不同、焊材選材等問題，焊縫間也容易產(chǎn)生氣孔、夾渣等二次缺陷；通過電焊機(jī)焊補的焊材在焊點位置的硬度一般過高，還需進(jìn)行退火熱處理才可以滿足加工要求。

從這兩方面來講就決定了電焊機(jī)只能用于修補一些粗糙的鑄件，如果需要修補相對精密的鑄件，則焊補前需要進(jìn)行預(yù)熱處理，焊后需要退火處理，焊補工藝相對比較繁瑣、成本也大幅度提升。

刷鍍工藝也被稱為涂鍍工藝或者無槽電鍍。其原理本質(zhì)上屬于電化學(xué)加工中電鍍工藝的范籌，刷鍍工藝是利用電場的作用，使電鍍液中的金屬離子沉積、鍍覆到陰極上去的加工過程，其具體過程是利用一個同陽極連接并能提供電鍍需要的電解液的電極，在作為陰極的鑄件上緩慢移動、進(jìn)行選擇性電鍍。工藝流程按順序大致分為：鑄件表面清磨、刷鍍前工裝與電流設(shè)置、電凈處理、活化處理、刷鍍層、鍍后處理等七個步驟[1]。

①鑄件表面清磨：鑄件的缺陷位置即需要刷鍍位置的表面應(yīng)該在刷鍍前清磨到需要的表面粗糙度要求，即使用電磨等清磨工具去除缺陷位置上的氧化層、渣子、砂子等雜質(zhì)，以達(dá)到均勻鍍層的目的，同時若鑄件缺陷周圍有油孔、鍵槽等，則需采用軟木、膠木等不易磨損鑄件的材料進(jìn)行有效遮蓋。

②刷鍍工裝與電流的設(shè)置：連續(xù)刷鍍過程中，一般把需刷鍍鑄件專用的工裝固定在刷鍍設(shè)備上，同時刷鍍筆也用工裝夾緊后，再調(diào)整設(shè)備的運行速度符合刷鍍要求的速度、調(diào)整刷鍍所需電流量；按刷鍍液種類的不同，配備不同的刷鍍筆，并按實際操作需求配備好各種材料和其他輔助工具。

③電凈處理：鑄件缺陷表面再使用一般溶劑進(jìn)行清洗后仍會殘留薄薄的一層油膜，刷鍍前使用電凈液通電以刷鍍筆全面涂刷，解離殘留油膜，再經(jīng)乳化或皂化達(dá)到去除油膜的目的；油膜去除后，再用清水清洗表面使水膜均勻覆蓋鑄件表面，以無干斑最佳[2]。

④表面活化處理：表面活化處理是使用專用刷鍍筆配備活化液，在設(shè)備通電狀態(tài)下涂抹鑄件缺陷表面，通過電化學(xué)反應(yīng)以及產(chǎn)生氣泡的機(jī)械剝離作用除去鑄件缺陷表面的氧化膜，以鑄件缺陷表面出現(xiàn)原金屬光澤或者無花斑為佳。

⑤刷過渡層：鑄件缺陷表面經(jīng)活化工序后，立即進(jìn)行過渡層刷鍍處理，專用刷鍍筆接正極，鑄件為負(fù)極，刷鍍液預(yù)熱至50℃為佳。

⑥刷鍍工作層：工作層大小由鑄件工作條件決定，按鑄件刷鍍層的厚度不同選擇不同的組合鍍層。首先將刷鍍層厚度儲存于計數(shù)器中，按所用刷鍍液選擇刷鍍所需的電壓、相對運動速度，啟動前刷鍍液預(yù)熱至50℃，后啟動電源開始并工作層刷鍍。

⑦鍍后處理：缺陷位置刷鍍結(jié)束后，用清水清洗鑄件缺陷表面，再使用清磨工具清除刷鍍后殘余毛刺、殘余邊角，清磨完畢后刷鍍工作完成。

（3）熔敷工藝挽救鑄件通常采用激光熔敷，即利用高能量密度的激光束對添加在鑄件缺陷位置的熔敷材料進(jìn)行輻照，使之于缺陷位置表面同時熔化并快速凝固，在鑄件缺陷位置形成與本體熔融連接的熔敷層，進(jìn)而保證鑄件缺陷得以填充，缺陷部位的力學(xué)性能達(dá)到本體要求，然后通過加工打磨的方式，達(dá)到鑄件尺寸精度。熔敷修復(fù)具有以下的幾條特性：

①熔敷層與基體形成熔融結(jié)合，結(jié)合處強(qiáng)度與原計劃強(qiáng)度基本一樣。

②鑄件本體材料在激光熔敷過程中僅表面微熔，厚度為0.05-0.1mm；鑄件本體熱影響區(qū)小，為 0.1-0.2mm 左右。

③熔敷層與鑄件本體無粗大的晶體組織，熔敷層以及與鑄件結(jié)合處組織致密、晶粒細(xì)小且無孔洞、無夾渣、裂紋等缺陷[3]。

④由于激光熔敷過程中鑄件本體升溫不到80℃，因此鑄件本體也不會出現(xiàn)熱變形、產(chǎn)生熱應(yīng)力。

⑤熔敷技術(shù)可控性好，可實現(xiàn)自動化控制。

⑥熔敷層組織由底層、中間層及面層組成的各具特點的梯度功能材料，底層具有與基體浸潤性好，結(jié)合強(qiáng)度高等特點；中間層具有一定強(qiáng)度和硬度，抗裂性好等優(yōu)點；面層具有抗沖刷、耐磨損和耐腐蝕等性能；使修復(fù)后的設(shè)備在安全性及使用性能上更加有保障。

⑦解決了傳統(tǒng)電焊、氬弧焊等熱加工過程中產(chǎn)生的熱變形、熱疲勞損傷等一系列問題，同時也解決了傳統(tǒng)電焊、噴涂等冷加工工藝敷層與本體結(jié)合強(qiáng)度差的矛盾。因此在工業(yè)中越來越受到重視，在其它類似的重要的進(jìn)口設(shè)備部件修復(fù)中也得以應(yīng)用。

⑧激光作為一種強(qiáng)力、非接觸、清潔的熱源進(jìn)入加工領(lǐng)域以來，解決了許多常規(guī)方法無法加工和很難加工的問題，極大地提高了生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量，因而被稱為未來制造系統(tǒng)的加工手段。

目前，我國工業(yè)化水平在迅猛提高，所需鑄件的品質(zhì)也越來越高。損傷鑄件如果不能采用合理的方式進(jìn)行修復(fù)，只能報廢，因此造成的經(jīng)濟(jì)損失將嚴(yán)重影響企業(yè)的生產(chǎn)效益。鑄造企業(yè)要及時掌握各種的修復(fù)技術(shù)，針對鑄件面對的不同市場，選擇最佳的修復(fù)方案，最終實現(xiàn)鑄件損傷缺陷的合格修復(fù)，變廢為寶，最大程度的實現(xiàn)企業(yè)利潤的最大化。