發(fā)動機缸體、變速器殼體、液壓油缸等零件的特點是質(zhì)量大,形狀復(fù)雜,造價高,當(dāng)其發(fā)生裂紋或其它損壞時,若不及時修理,將會使整個總成報廢,造成極大的浪費。另有一些零件,如銷子、齒輪等,由于單價不高,當(dāng)它們磨損失效時,往往直接更換新件,長此以往,必然消耗巨大,其實它們也是可以修復(fù)再利用的。表面堆焊技術(shù)是零件表面修復(fù)技術(shù)的一種,就是利用手工電弧焊對受損零件的表面加以堆焊或修補,或經(jīng)過機床加工,恢復(fù)零件的原有尺寸,必要時通過熱處理改善其性能。
評定修復(fù)層的主要指標(biāo)為:
(1)修復(fù)層與基體金屬的結(jié)合強度;
(2)修復(fù)層的耐磨性和耐腐蝕性;
(3)修復(fù)層對零件疲勞強度的影響。
上述3項指標(biāo)中結(jié)合強度是評定修復(fù)層質(zhì)量的首要指標(biāo)。
一、鑄鐵件的修復(fù)
發(fā)動機缸體屬于非易損基礎(chǔ)件,一般壽命較長,除遇意外事故,都能用至機器報廢。但有時也會發(fā)生破損、裂紋或曲軸主軸承座孔失圓變形等情形,在這種情況下更換整個缸體無疑會造成巨大浪費,因此必須想辦法加以修復(fù)。
實例1:一臺上海產(chǎn)6135發(fā)動機,由于冬季在室外停放時忘記放水,缸體氣缸套處開裂一道長約4cm的裂紋,運用手工電弧焊修復(fù)工藝如下:
(1)焊條:選用鑄612銅鐵焊條,焊條直徑3.2mm,焊后不進行機械加工。
(2)清除污物:將裂紋周圍清洗干凈,包括油污、鐵銹,裂紋深處的油污和水用氧——乙炔火焰加熱,直到不冒煙為止。
(3)修整裂紋;在裂紋兩端鉆φ3mm的止裂孔。為了增大結(jié)合強度,沿裂紋方向用手砂輪開出U形坡口,坡口開度120°,深4~6mm。坡口兩側(cè)25mm以內(nèi)用鋼絲刷打光,露出金屬表面。
(4)施焊:使缸體裂紋咸水平位置放置,運條方向由兩端向中間進行,待整條裂紋焊補完畢后,再焊兩端的止裂孔。焊接速度為3.2~3.5mm/S,電流為80-110A。
實例2:一臺康明斯發(fā)動機,缸體曲軸主軸承第二、三座孔同軸度誤差達0.13mm。由于軸承座孔上有軸瓦覆蓋,僅起支承及散熱作用,焊接強度要求不高,但精度需達到一定標(biāo)準,考慮采用釬焊修復(fù)軸承座孔,然后在搪瓦機上加工成型。
(1)釬料:由于曲軸主軸承處是受力部位,黃銅的結(jié)合強度在200mpa以上,因此選用黃銅。
(2)清除污物:用油洗去或用火焰吹去座孔表面的污物,用砂布打磨,露出金屬表面,焊補過程中用硼砂清除焊層表面的氧化膜??稍黾狱S銅溶液侵入被焊金屬間隙的能力,保護焊層釬料和工件表面免受氧化。
(3)施焊:如果座孔變形區(qū)較大,應(yīng)分區(qū)施焊,每個區(qū)段的熔池力爭一次填滿。堆焊層要離出座孔基面3mm以上,留出充裕的機械加工余量。
(4)機械加工:按規(guī)定力矩上好軸承蓋,在搪瓦機上按標(biāo)準加工成型。
此外,我們曾用黃銅作軒料,用火焰加熱,修復(fù)過挖掘機門斗油缸蓋油封槽,6135發(fā)動機缸體兩缸套間的裂紋,兩缸套間下陷等,均取得良好效果。
二、合金件的修復(fù)
實例3:變速器齒輪由于齒面表層局部損壞,堆焊后用手砂輪和油石進行修整,無須進行復(fù)雜的熱處理,基本達到原機械性能。工藝和要求如下:
(1)焊條:選擇山東“齊魯”Fe-Cr-C系列耐磨焊條中的DEZCr55~10高鉻合金耐磨堆焊焊條,焊層硬度達HRC55,并有較高的沖擊韌性,焊條直徑為3.2mm。
(2)清除污物:用油洗或火焰將齒輪表面的油污處理干凈。
(3)施焊:將齒輪預(yù)熱至200~250℃,電弧長度與焊條直徑相當(dāng),焊接電源110~150A,焊條與齒輪堆焊表面接近垂直,焊后緩冷。
此外,用上海“堆212”焊條修復(fù)五十鈴CXZl87和三菱FV415型汽車中、后橋平衡懸架心軸;用錫鉛合金作釬枓,火焰加熱堆焊發(fā)動機曲軸止推片,從而調(diào)整曲軸的軸向間隙,也都是成功的。此釬料熔點低,結(jié)合強度不超過70MPa,多用于受力不大的場合。
三、鋁合金的修復(fù)
有些車型的氣缸蓋、氣缸體、氣泵等用鋁合金制造,使用中表面出現(xiàn)裂紋等,可考慮用氫弧焊修復(fù)。
例如,用氫弧焊修復(fù)492系列發(fā)動機缸體水套處裂紋,焊接質(zhì)量高,外形美觀,變形質(zhì)量小,焊后不需加工,效果好。
四、其它零部件的修復(fù)
ZL系列裝載機的舉升大桿銷孔,由于種種原因常發(fā)生套磨損后,損傷基礎(chǔ)件的現(xiàn)象,更換大桿是不現(xiàn)實的。選用結(jié)442焊條,手工電弧焊對大桿銷孔堆焊,由于銷孔的精度要求不高,通過手工鏨削使銷孔復(fù)圓,此工藝在生產(chǎn)中大量應(yīng)用。
結(jié)論:①零部件的常用表面堆焊修復(fù)技術(shù),手段有二:a手工電弧焊;b釬焊,分為軟、硬釬焊,主要以釬料的不同來區(qū)分。②手工電弧焊修復(fù)工件的質(zhì)量較高,但對零部件的疲勞強度有一定影響,制定工藝時要注意;釬焊則相反。③多數(shù)零部件焊后需進行機械加工或手工加工,以恢復(fù)到原有尺寸,堆焊時應(yīng)注意有充裕的加工量。
五、在焊接中要考慮的因素
(1)零件設(shè)計。取決于自動焊接中心和變位機的選型,變位機決定零件相對于自動焊接中心的焊接位置。有些零件要求多軸運動的變位機以協(xié)調(diào)焊接:有些零件在焊接時則要求單軸的變位機來重復(fù)定位;還有零件不需配置變位機。
(2)焊縫接頭設(shè)計。自動焊接需要優(yōu)先考慮的是焊縫設(shè)計。在零件設(shè)計(或工藝設(shè)計)階段,需要對焊縫接頭進行評價,目的是保證焊縫接頭容易重復(fù)和容易焊接。例如,搭接接頭和角焊縫是較多的焊縫形式,因為這樣焊縫和熔滴易控制。外角焊則較困難,因為產(chǎn)生裂縫或零件產(chǎn)生滑動。開坡口的焊接較少考慮,因為零件的定位、焊接量的變化和焊縫等不易控制。
(2)重復(fù)精度。零件和焊縫接頭的重復(fù)精度是重要的因素。零件的重復(fù)精度的變化會明顯放大焊縫接頭的重復(fù)精度的變化。典型的焊縫接頭重復(fù)精度可節(jié)約一半的焊絲。φ1.2的焊絲是自動焊接中心常用的焊絲,焊接接頭的重復(fù)精度要求是±0.584mm,重復(fù)精度的變化要求自動焊接中心控制或改變焊接工藝來適應(yīng)。適應(yīng)性包括焊絲導(dǎo)嘴探測、焊縫跟蹤、起弧或斷弧缺陷或使用先進的夾具進行多步焊接。
(4)焊接機頭連接。焊接中心盡可能地考慮交替使用焊接機頭進行焊接,焊接臂上的焊接機頭不一定能焊接所有的零件的所有位置。