[發明專利]一種鑄鐵弧焊修復的方法

在審

• 申請號: 201611148044.4
• 申請日: 2016-12-13
• 公開（公告）號: CN106583881A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 趙曉明;石浩;成軍偉;熊嘉鋒;程寶
• 申請（專利權）人: 西安鉑力特激光成形技術有限公司
• 主分類號: B23K9/00
• 分類號: B23K9/00;B23K9/235;B23P6/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務所61214
• 代理人: 李娜

技術領域

本發明屬于增材制造技術領域，具體涉及一種鑄鐵弧焊修復的方法。

背景技術

鑄鐵具有較低的熔點，優良的鑄造性能，并具有良好的耐磨性和減震性以及低的缺口敏感性，廣泛應用于機械制造、冶金、礦山等行業。鑄鐵件在鑄造過程中不可避免地會出現氣孔、裂紋、缺肉等缺陷，在使用過程中由于使用工況的不同導致多種原因的損壞，致使工件不能正常使用。若更換新件，增加生產成本，生產周期也較長，因此，常對失效鑄鐵件進行修復再制造。最常用的就是焊接修復，可進行現場施焊，周期短，方便快捷，成本遠遠低于購買新件，其經濟效益是巨大的。

目前，主要采用冷焊法、半熱焊法和熱焊法對鑄鐵進行修復。冷焊法一般采用細直徑鎳基或奧氏體不銹鋼焊材，焊前工件不預熱，采用小電流短道焊，斷續分段焊接，焊后立馬錘擊焊道以消除焊接應力；熱焊法采用同質焊材，焊前預熱600℃～700℃，焊后400℃以上保溫，焊道溫差梯度小，緩冷有利于避免出現白口組織，減小焊接應力，防止出現裂紋；半熱焊工藝是將鑄鐵件整體或者局部預熱到300℃～400℃，在施工過程中控制層間溫度，焊后工件用保溫棉包裹緩冷，半熱焊法相對于熱焊法改善了施工條件，降低焊接成本，但焊縫抗裂紋性能下降。

鑄鐵件含碳量高，硫和磷等雜質元素含量較高，在焊接過程中極易產生熱裂紋；鑄鐵件強度和塑韌性較差，在焊接過程中容易因受熱不均勻而產生熱應力，焊縫和熱影響區容易生成淬硬組織產生組織應力，極易開裂，焊接修復難度很大。對于缺陷比較大且修復后精度要求高的鑄鐵壁件，如發動機缸體局部區域磨損或脫落，若直接進行焊接修復，焊接修復區域較大，且焊接拘束度較大，焊接過程中非常容易出現裂紋。

發明內容

本發明的目的是提供一種鑄鐵弧焊修復的方法，通過弧焊成形鑲塊，將鑲塊和基體焊接在一塊的方式，解決了存在較大缺陷或存在密集交叉裂紋缺陷的壁件鑄鐵件的修復問題。

本發明所采用的技術方案是，一種鑄鐵弧焊修復的方法，包括以下步驟：

步驟1、預處理

對失效鑄鐵件缺陷區域進行打磨處理，去除表面裂紋；

步驟2、生成鑲塊模型

通過三維掃描儀掃描失效鑄鐵件，得到失效鑄鐵件的三維模型，將鑄件原始模型和失效模型進行對比求差，逆向求出鑄鐵件缺陷區域的鑲塊模型；

步驟3、鑲塊生成

通過剖分軟件對鑲塊模型進行分層處理，生成鑲塊弧焊成形的焊接路徑程序，將焊接路徑和成形工藝參數導入弧焊增材制造設備，逐層成形出鑲塊。

步驟4、修復工藝

采用成形鑲塊所用的焊材將鑲塊焊接在失效鑄鐵件上的缺陷處，完成鑄鐵件的修復。

本發明的特點還在于：

步驟1進行打磨處理時，對打磨區域進行滲透檢測，檢測表層是否存在裂紋，若存在，繼續打磨去除表層裂紋。

步驟3成形鑲塊所用的焊材可以為鎳基焊材。鎳和鐵能以任何比例相互固溶，且是較強的石墨化元素，高溫時，擴散系數大，在焊接熔合區中鎳向鑄鐵母材擴散，縮小該區域白口組織的寬度，使白口組織呈斷續分布；鎳基焊絲焊縫韌性好，降低焊縫出現裂紋的傾向，選用鎳基焊絲，焊縫和熱影響區均不易開裂。

步驟3鑲塊成形采用弧焊成形技術，成形工藝參數包括，焊接電流90A～150A，電壓12.5V～18V，焊接速度20cm/min～50cm/min，控制層間溫度低于200℃。

步驟4鑲塊焊接在失效鑄鐵件上時的焊接參數包括，焊接電流100A～140A，電壓14V～23V，焊接速度20cm/min～50cm/min。

步驟4將鑲塊焊接在失效鑄鐵件上前，對鑲塊和失效鑄鐵件缺陷區域進行打磨，開焊接坡口，使鑲塊和失效鑄鐵件坡口傾斜角度相近，且每側的坡口斜度角度為30°～60°，兩者之間對接焊接，預留間隙為2mm～3mm。

本發明的有益效果是，本發明的弧焊修復的方法采用鑲塊補焊法對鑄鐵件進行焊接修復，鑲塊和修復補焊選用相同的材質，能夠降低鑄鐵件焊接修復的裂紋傾向。該方法通過弧焊增材制造工藝成形鑲塊，不受缺陷體積和形狀的限制，可成形體積較大或結構復雜的鑲塊，對于缺陷區域較大、缺陷形貌復雜或存在密集缺陷的鑄鐵件都能適用。

附圖說明

圖1是本發明實施例1鑄鐵件原始模型；

圖2是本發明實施例1鑄鐵件失效模型；

圖3是本發明實施例1鑄鐵件鑲塊模型；

圖4是本發明實施例1分段施焊的焊接順序示意圖；

圖5是本發明實施例2鑄鐵件原始模型；