[發明專利]快速焊接修復大型鑄鋼件缺陷的焊接材料及修復方法

無效

• 申請號: 201010204149.3
• 申請日: 2010-06-21
• 公開（公告）號: CN101862926A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 翟秋亞;徐錦鋒
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: B23K35/34
• 分類號: B23K35/34;B23K23/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 羅笛

技術領域

本發明屬于鑄件焊接修復技術領域，涉及一種快速焊接修復大型鑄鋼件缺陷的焊接材料，本發明還涉及一種快速焊接修復大型鑄鋼件缺陷的方法。

背景技術

鑄造是材料成形的第一道工序，由于鑄造生產過程的復雜性，不可避免的造成各種鑄造缺陷。缺陷導致的鑄件報廢除了給生產企業帶來直接的經濟損失之外，廢品件的后續處理也給社會帶來壓力，對環境造成傷害。尤其是大型廢品件的肢解和破碎過程需要花費大量的能源；鑄件的再生產又一次需要熔煉，這在消耗能源的同時，排放的廢氣和熔渣也對環境造成了二次污染。當然，這還不包括勞動力和時間成本的浪費。因此，對大型缺陷鑄件進行挽救修復是企業增資節能、提高經濟效益的舉措，有利于環境資源的可持續發展及人類社會的健康。

大型鑄鋼件缺陷焊接修復的難度在于：因鑄件導熱過快引起的焊接區熔合不良，或因熔敷金屬量多導致熱應力過大而開裂。采用電渣焊修補缺陷則易造成焊接區金屬晶粒粗大，引起焊區性能降低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種快速焊接修復大型鑄鋼件缺陷的焊接材料，實現在室溫下直接焊接修補缺陷鑄件，并能有效地抑制焊區晶粒粗化，降低裂紋傾向，焊接區色澤與鑄件本體一致。

本發明的另一目的在于提供一種利用上述焊接材料對大型鑄鋼件缺陷進行快速焊接修復的方法。

本發明所采用的技術方案是，一種快速焊接修復大型鑄鋼件缺陷的焊接材料，用于大型ZG35CrMo鑄鋼件焊接修復時，由以下組分的粉末按重量百分比均勻混合組成：三氧化二鐵33%-38%、鋁24%-28%、純堿1.4%-1.6%、硼砂4%-7%、螢石8%-12%、氧化鈣6%-8%、中碳錳鐵4%-5%、二氧化硅6%-8%、三氧化二鉻3%-5%、鉬鐵1%-2%，總重量為100%；

用于大型ZG20鑄鋼件焊接修復時，由以下組分的粉末按重量百分比均勻混合組成：三氧化二鐵35%-38%、鋁20%-25%、純堿1.4%-1.6%、硼砂5%-7%、螢石8%-10%、氧化鈣10%-12%、二氧化硅6.5%-7.5%、氧化錳3.5%-5%，總重量為100%。

本發明所采用的另一技術方案是，一種快速焊接修復大型鑄鋼件缺陷的方法，該方法按照以下步驟實施：

步驟1、在缺陷鑄件的缺陷部位加工出坡口；

步驟2、沿坡口開口上緣周邊造型：沿缺陷坡口上部周邊修筑堤壩，堤壩的上緣設置點火引信的引入槽；

步驟3、裝填焊接材料：針對具體牌號的鑄鋼件，將相應配制的焊接材料裝填入坡口及堤壩形成的空間中，埋入點火引信后夯實、填滿焊接材料，最后在堤壩上沿壓上壓鐵；

步驟4、點燃點火引信，使得焊接材料中的發熱劑發生放熱反應，將焊接材料中的所有組分全部熔化變為熔敷金屬，熔敷金屬中的鐵液密度高于熔渣沉入坡口中，而熔渣上浮與鐵液發生分層；

步驟5、放熱反應后0.5-1分鐘，立即用水噴注使熔敷金屬快速冷卻，得到包括熔渣和多余金屬層的焊接區金屬；

步驟6、待焊接區金屬冷卻到400℃以下，去掉壓鐵和堤壩，去除焊接區金屬高出鑄件表面的部分，即成。

本發明的有益效果是，應用鑄造放熱冒口技術和鋁熱劑發熱原理，焊接區機械保護作用良好；焊接速度可控性好，環保性好；焊接溫度低，對鑄件本體的熔化程度小，熔合區窄小；焊接區組織致密，通過調整焊粉材料成分，獲得與不同牌號鑄鋼件相對應的焊縫金屬，非常適合各類大型鑄鋼件各種缺陷的焊接修復。

附圖說明

圖1是采用本發明方法對鑄件缺陷打磨后的待焊部位形狀圖；

圖2是采用本發明方法對缺陷上部修筑堤壩造型圖；

圖3是采用本發明方法的焊接之前的焊粉裝填示意圖；

圖4是采用本發明方法的焊后焊接區結構圖；

圖5是采用本發明方法加工后的鑄件焊接區。

其中，1.缺陷鑄件，2.堤壩，3.壓鐵，4.焊接材料，5.點火引信，6.熔敷金屬，7.焊接區金屬，8.坡口。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行詳細說明。

本發明的快速焊接修復大型鑄鋼件缺陷的焊接材料，按照其功能包括三部分的粉末：

第一部分為發熱劑，包括Fe₂O₃和Al，兩者發生放熱化學反應后，既提供了焊接冶金所需要的能量，反應產物Fe又可作為主要的熔敷金屬形成焊縫，Al₂O₃進入熔渣，亦可參與熔池中的造渣反應。