[发明专利]一种铸铁弧焊修复的方法

说明书

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种铸铁弧焊修复的方法。

背景技术

铸铁具有较低的熔点，优良的铸造性能，并具有良好的耐磨性和减震性以及低的缺口敏感性，广泛应用于机械制造、冶金、矿山等行业。铸铁件在铸造过程中不可避免地会出现气孔、裂纹、缺肉等缺陷，在使用过程中由于使用工况的不同导致多种原因的损坏，致使工件不能正常使用。若更换新件，增加生产成本，生产周期也较长，因此，常对失效铸铁件进行修复再制造。最常用的就是焊接修复，可进行现场施焊，周期短，方便快捷，成本远远低于购买新件，其经济效益是巨大的。

目前，主要采用冷焊法、半热焊法和热焊法对铸铁进行修复。冷焊法一般采用细直径镍基或奥氏体不锈钢焊材，焊前工件不预热，采用小电流短道焊，断续分段焊接，焊后立马锤击焊道以消除焊接应力；热焊法采用同质焊材，焊前预热600℃～700℃，焊后400℃以上保温，焊道温差梯度小，缓冷有利于避免出现白口组织，减小焊接应力，防止出现裂纹；半热焊工艺是将铸铁件整体或者局部预热到300℃～400℃，在施工过程中控制层间温度，焊后工件用保温棉包裹缓冷，半热焊法相对于热焊法改善了施工条件，降低焊接成本，但焊缝抗裂纹性能下降。

铸铁件含碳量高，硫和磷等杂质元素含量较高，在焊接过程中极易产生热裂纹；铸铁件强度和塑韧性较差，在焊接过程中容易因受热不均匀而产生热应力，焊缝和热影响区容易生成淬硬组织产生组织应力，极易开裂，焊接修复难度很大。对于缺陷比较大且修复后精度要求高的铸铁壁件，如发动机缸体局部区域磨损或脱落，若直接进行焊接修复，焊接修复区域较大，且焊接拘束度较大，焊接过程中非常容易出现裂纹。

发明内容

本发明的目的是提供一种铸铁弧焊修复的方法，通过弧焊成形镶块，将镶块和基体焊接在一块的方式，解决了存在较大缺陷或存在密集交叉裂纹缺陷的壁件铸铁件的修复问题。

本发明所采用的技术方案是，一种铸铁弧焊修复的方法，包括以下步骤：

步骤1、预处理

对失效铸铁件缺陷区域进行打磨处理，去除表面裂纹；

步骤2、生成镶块模型

通过三维扫描仪扫描失效铸铁件，得到失效铸铁件的三维模型，将铸件原始模型和失效模型进行对比求差，逆向求出铸铁件缺陷区域的镶块模型；

步骤3、镶块生成

通过剖分软件对镶块模型进行分层处理，生成镶块弧焊成形的焊接路径程序，将焊接路径和成形工艺参数导入弧焊增材制造设备，逐层成形出镶块。

步骤4、修复工艺

采用成形镶块所用的焊材将镶块焊接在失效铸铁件上的缺陷处，完成铸铁件的修复。

本发明的特点还在于：

步骤1进行打磨处理时，对打磨区域进行渗透检测，检测表层是否存在裂纹，若存在，继续打磨去除表层裂纹。

步骤3成形镶块所用的焊材可以为镍基焊材。镍和铁能以任何比例相互固溶，且是较强的石墨化元素，高温时，扩散系数大，在焊接熔合区中镍向铸铁母材扩散，缩小该区域白口组织的宽度，使白口组织呈断续分布；镍基焊丝焊缝韧性好，降低焊缝出现裂纹的倾向，选用镍基焊丝，焊缝和热影响区均不易开裂。

步骤3镶块成形采用弧焊成形技术，成形工艺参数包括，焊接电流90A～150A，电压12.5V～18V，焊接速度20cm/min～50cm/min，控制层间温度低于200℃。

步骤4镶块焊接在失效铸铁件上时的焊接参数包括，焊接电流100A～140A，电压14V～23V，焊接速度20cm/min～50cm/min。

步骤4将镶块焊接在失效铸铁件上前，对镶块和失效铸铁件缺陷区域进行打磨，开焊接坡口，使镶块和失效铸铁件坡口倾斜角度相近，且每侧的坡口斜度角度为30°～60°，两者之间对接焊接，预留间隙为2mm～3mm。

本发明的有益效果是，本发明的弧焊修复的方法采用镶块补焊法对铸铁件进行焊接修复，镶块和修复补焊选用相同的材质，能够降低铸铁件焊接修复的裂纹倾向。该方法通过弧焊增材制造工艺成形镶块，不受缺陷体积和形状的限制，可成形体积较大或结构复杂的镶块，对于缺陷区域较大、缺陷形貌复杂或存在密集缺陷的铸铁件都能适用。

附图说明

图1是本发明实施例1铸铁件原始模型；

图2是本发明实施例1铸铁件失效模型；

图3是本发明实施例1铸铁件镶块模型；

图4是本发明实施例1分段施焊的焊接顺序示意图；

图5是本发明实施例2铸铁件原始模型；