損傷鑄件常用的挽救方法

王海平 曹恒成 姜霄云

中國(guó)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(bǔ)、刷鍍、熔敷等，采用電焊機(jī)焊補(bǔ)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(jiǎn)單、體積小、使用方便，且環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、焊補(bǔ)速度快、焊補(bǔ)后焊縫結(jié)實(shí)，比較適合于大面積的焊補(bǔ)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(guò)程中周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生特殊的磁場(chǎng)、引燃電弧燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量輻射，輻射弧光中包括紅外線、紫外線等，同時(shí)還會(huì)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(shí)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(zhuān)門(mén)的焊工進(jìn)行操作。

（2）從工藝來(lái)說(shuō)：由于焊材間焊縫在焊補(bǔ)過(guò)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(kāi)裂，或者產(chǎn)生熱裂紋和冷裂紋。同時(shí)由于操作人員操作手法的不同、焊材選材等問(wèn)題，焊縫間也容易產(chǎn)生氣孔、夾渣等二次缺陷；通過(guò)電焊機(jī)焊補(bǔ)的焊材在焊點(diǎn)位置的硬度一般過(guò)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(lái)講就決定了電焊機(jī)只能用于修補(bǔ)一些粗糙的鑄件，如果需要修補(bǔ)相對(duì)精密的鑄件，則焊補(bǔ)前需要進(jìn)行預(yù)熱處理，焊后需要退火處理，焊補(bǔ)工藝相對(duì)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(wú)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(chǎng)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(guò)程，其具體過(guò)程是利用一個(gè)同陽(yáng)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(dòng)、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(gè)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(shí)若鑄件缺陷周?chē)杏涂?、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(guò)程中，一般把需刷鍍鑄件專(zhuān)用的工裝固定在刷鍍?cè)O(shè)備上，同時(shí)刷鍍筆也用工裝夾緊后，再調(diào)整設(shè)備的運(yùn)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(lèi)的不同，配備不同的刷鍍筆，并按實(shí)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(huì)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(wú)干斑最佳[2]。

④表面活化處理：表面活化處理是使用專(zhuān)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(guò)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(wú)花斑為佳。

⑤刷過(guò)渡層：鑄件缺陷表面經(jīng)活化工序后，立即進(jìn)行過(guò)渡層刷鍍處理，專(zhuān)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(chǔ)存于計(jì)數(shù)器中，按所用刷鍍液選擇刷鍍所需的電壓、相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，啟動(dòng)前刷鍍液預(yù)熱至50℃，后啟動(dòng)電源開(kāi)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(duì)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(shí)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(guò)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(jì)劃強(qiáng)度基本一樣。

②鑄件本體材料在激光熔敷過(guò)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(wú)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(wú)孔洞、無(wú)夾渣、裂紋等缺陷[3]。

④由于激光熔敷過(guò)程中鑄件本體升溫不到80℃，因此鑄件本體也不會(huì)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(diǎn)的梯度功能材料，底層具有與基體浸潤(rùn)性好，結(jié)合強(qiáng)度高等特點(diǎn)；中間層具有一定強(qiáng)度和硬度，抗裂性好等優(yōu)點(diǎn)；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(guò)程中產(chǎn)生的熱變形、熱疲勞損傷等一系列問(wèn)題，同時(shí)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(lái)越受到重視，在其它類(lèi)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(lái)，解決了許多常規(guī)方法無(wú)法加工和很難加工的問(wèn)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(lái)制造系統(tǒng)的加工手段。

目前，我國(guó)工業(yè)化水平在迅猛提高，所需鑄件的品質(zhì)也越來(lái)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(bào)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(shí)掌握各種的修復(fù)技術(shù)，針對(duì)鑄件面對(duì)的不同市場(chǎng)，選擇最佳的修復(fù)方案，最終實(shí)現(xiàn)鑄件損傷缺陷的合格修復(fù)，變廢為寶，最大程度的實(shí)現(xiàn)企業(yè)利潤(rùn)的最大化。