機(jī)床導(dǎo)軌面缺陷修復(fù)技術(shù)的分析與探討
【摘 要】：本文通過對機(jī)床導(dǎo)軌面缺陷修復(fù)的幾種傳統(tǒng)焊補(bǔ)方法的介紹及對各種方法不同特點(diǎn)的分析，確定機(jī)床導(dǎo)軌面缺陷修復(fù)局限性的存在原因。同時，對一種新出現(xiàn)的鑄造缺陷修復(fù)技術(shù)及其設(shè)備—鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī)，進(jìn)行了實(shí)踐操作實(shí)驗(yàn)和試棒的顯微組織分析，說明用鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī)修復(fù)機(jī)床導(dǎo)軌面缺陷是符合質(zhì)檢標(biāo)準(zhǔn)的，進(jìn)一步分析證明了缺陷修補(bǔ)機(jī)在鑄件缺陷修復(fù)方面是值得推廣的一項(xiàng)新技術(shù)。關(guān)鍵詞：機(jī)床導(dǎo)軌 缺陷 修復(fù) 噴焊（釬焊） 電弧焊 新工藝 鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī)
1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br />
通過對幾種傳統(tǒng)焊補(bǔ)工藝在機(jī)床導(dǎo)軌缺陷處的焊補(bǔ)結(jié)果，分析機(jī)床導(dǎo)軌修復(fù)結(jié)果不佳的原因。通過對鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī)在機(jī)床導(dǎo)軌面的修復(fù)結(jié)果的研究，確定一種確實(shí)可行的在機(jī)床導(dǎo)軌面上修復(fù)的新技術(shù)及其工藝，為國家減少能源的浪費(fèi)，為企業(yè)增加效益。
2、傳統(tǒng)焊補(bǔ)工藝的焊補(bǔ)結(jié)果及分析
2.1試驗(yàn)前的準(zhǔn)備：
2.1.1缺陷導(dǎo)軌數(shù)量：4件，材質(zhì)HT200-400,每件導(dǎo)軌缺陷數(shù)量≥2,每件導(dǎo)軌缺陷處面積S<1000mm2,深度h<8mm的缺陷數(shù)量不少于2個，S>1000mm2,深度h<8mm的缺陷數(shù)量不少于2個，熱處理狀態(tài)：3件未進(jìn)行表面淬火，1件已表面淬火。
2.1.2噴焊設(shè)備，電弧焊設(shè)備，鎳基焊粉F103（C≤0.15 8.0<Cr<12 2.5<Si<4.5 1.0<B<1.7 Fe≤8 其余Ni =,鑄鐵焊條：Z308,Z248.
2.2 焊補(bǔ)結(jié)果及分析
2.2.1 噴焊 按噴焊工藝執(zhí)行，將導(dǎo)軌面預(yù)熱至150℃以上，完成初步焊粉的噴涂后，將噴涂面加熱至900℃-1200℃以上，使焊粉熔化后形成平整面。由于預(yù)熱及加熱時間長，工件受熱面積較大，熱應(yīng)力較大，比電弧焊更容易產(chǎn)生裂紋，同時線收縮產(chǎn)生裂紋傾向更大。由于裂紋傾向受噴焊時間、噴層厚度等因素影響，缺陷大小受到一定限制，而且焊補(bǔ)的缺陷需清理干凈，由于噴粉中含F(xiàn)e量比例較高，形成的噴層較電弧焊與母材的顏色更相近。但因具有一定量的Ni,所以無法與母材顏色更接近，焊補(bǔ)后可以進(jìn)行機(jī)械加工。
2.2.2電弧焊： 用鑄鐵焊條Z248按相應(yīng)工藝進(jìn)行焊補(bǔ)，焊補(bǔ)工藝分兩種，第一種：焊前預(yù)熱至550℃-650℃時進(jìn)行焊補(bǔ)，焊補(bǔ)后保溫5-8小時，第二種：工件焊前不預(yù)熱，焊后保溫3-4小時。兩種方法的焊補(bǔ)質(zhì)量均不容易保證，易出現(xiàn)裂紋、硬點(diǎn)，焊補(bǔ)后不容易進(jìn)行機(jī)械加工。焊條價格便宜。
用鎳基鑄鐵焊條Z308按相應(yīng)工藝進(jìn)行焊補(bǔ)，另加熱態(tài)錘擊工藝，焊層與焊層之間應(yīng)停頓冷卻至60℃以下，焊補(bǔ)區(qū)少氣孔、裂紋產(chǎn)生，機(jī)械加工性良好，結(jié)合強(qiáng)度高、無脫落現(xiàn)象，由于機(jī)床導(dǎo)軌加工后吸油及焊條吹力的影響，易產(chǎn)生咬邊、形成“焊補(bǔ)痕跡”,另外由于焊條中含有大量的鎳元素，焊補(bǔ)區(qū)顏色與母材有很大區(qū)別，而且焊條價格昂貴。
2.2.3結(jié)果分析 傳統(tǒng)的噴焊、電弧焊工藝，焊補(bǔ)后易產(chǎn)生裂紋，工件易受熱變形，容易出現(xiàn)二次氣孔，焊補(bǔ)處金屬顏色與母材差異大是其共同的特點(diǎn)，這也是傳統(tǒng)焊補(bǔ)工藝不能徹底解決機(jī)床導(dǎo)軌缺陷修復(fù)的根本原因。傳統(tǒng)焊補(bǔ)工藝不適用于可見加工面的修復(fù)，適用于非加工面或不可見加工面的修復(fù)。部分焊補(bǔ)材料價格較高，焊補(bǔ)質(zhì)量不容易穩(wěn)定，要求操作者技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)豐富。
3、鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī)的焊補(bǔ)效果及分析：
3.1試棒的制作與分析
3.1.1準(zhǔn)備一根Φ30×200的試棒，材質(zhì)為HT250,表面粗糙度為Ra0.8,在表面鉆4-5個Φ5mm深3-4mm的孔，用AKZQB-2000C型鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī)進(jìn)行焊補(bǔ)，補(bǔ)材選用0.8#、厚度為0.25mm的金屬片及厚度為0.4mm的HT250鐵屑。
3.1.2 將焊補(bǔ)處進(jìn)行打磨、拋光，制作金相分析試片，金相組織如圖1、圖2.圖1左邊為母材HT250,右邊為0.8#補(bǔ)材，圖2左邊為母材HT250,右邊為HT250鐵屑補(bǔ)材。焊補(bǔ)處未見明顯分界線、過渡區(qū)域微小、焊補(bǔ)點(diǎn)附近未見碳化物析出、焊補(bǔ)處金屬組織致密，未見裂紋的產(chǎn)生。結(jié)論：宏觀檢測，焊補(bǔ)點(diǎn)附近及整個試棒常溫，焊補(bǔ)點(diǎn)金屬顏色與母材相同，補(bǔ)材為0.8#的焊補(bǔ)點(diǎn)比母材更致密，補(bǔ)材為同材質(zhì)的焊補(bǔ)點(diǎn)與母材致密度相同，金相組織分析：無裂紋、周邊金相組織未改變、無內(nèi)應(yīng)力，未出現(xiàn)硬化、軟化現(xiàn)象。
3.2導(dǎo)軌缺陷的焊補(bǔ)效果及分析
3.2.1焊補(bǔ)前的準(zhǔn)備：導(dǎo)軌數(shù)量：4件；材質(zhì)：HT200-HT400;熱處理狀態(tài)：表面淬火2件，硬度HRC50—56;未進(jìn)行表面淬火2件，硬度HB170-230,具有Φ1-Φ6mm;深3-4mm缺陷數(shù)個。AKZQB-2000C型鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī)1臺，補(bǔ)材為0.8#、Φ0.8mm的金屬絲及HT200材質(zhì)的鐵屑。
3.2.2焊補(bǔ)效果及分析：用AKZQB-2000C型鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī)，補(bǔ)材選用0.8#的Φ0.8mm的金屬絲及HT200的鐵屑，分別對淬火及未淬火的導(dǎo)軌面缺陷進(jìn)行焊補(bǔ)，打磨、拋光后，宏觀檢測其焊補(bǔ)效果，焊補(bǔ)點(diǎn)金屬顏色與母材相同，無咬邊、無燒痕，焊補(bǔ)點(diǎn)附近及整個制件常溫。用30倍放大鏡及硬度計現(xiàn)場檢測焊補(bǔ)情況，結(jié)果顯示：無明顯分界線，焊補(bǔ)點(diǎn)金屬致密、無裂紋、無砂眼，0.8#補(bǔ)材焊補(bǔ)點(diǎn)硬度HB180-220,HT200補(bǔ)材焊補(bǔ)點(diǎn)硬度HB210-240,未淬火導(dǎo)軌面焊補(bǔ)點(diǎn)附近，硬度HB160-210.淬火導(dǎo)軌焊補(bǔ)點(diǎn)附近硬度HRC51-56,未見退火、軟化現(xiàn)象，經(jīng)探傷劑檢測合格。
3.2.3焊補(bǔ)結(jié)論：用鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī)對缺陷處進(jìn)行焊補(bǔ)，基體處于常溫狀態(tài)，無應(yīng)力、無裂紋、無咬邊、無焊補(bǔ)痕跡、焊補(bǔ)金屬致密，無退火、軟化現(xiàn)象，無硬點(diǎn)、無硬化，可以進(jìn)行機(jī)械加工，焊補(bǔ)處金屬顏色與母材相同是其最大特點(diǎn)，滿足加工面缺陷修復(fù)的質(zhì)量檢測要求。鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī)利用電阻生熱原理，將補(bǔ)材瞬間熔化在缺陷處，結(jié)合強(qiáng)度高，無脫落可能，焊補(bǔ)點(diǎn)直徑可達(dá)Φ1.5mm,每秒鐘完成焊補(bǔ)點(diǎn)次數(shù)可達(dá)25次，焊片厚度達(dá)0.4mm,適用于焊補(bǔ)加工面及非加工面等各類缺陷，焊補(bǔ)時間長短取決于缺陷的大小，成本低且缺陷大的鑄件無焊補(bǔ)意義。補(bǔ)材根據(jù)焊補(bǔ)點(diǎn)性能要求可選擇不同材質(zhì)的絲、片、鐵屑，不是專供材料，獲取方便，價格低微。
4、結(jié)論：
傳統(tǒng)的噴焊、電弧焊等工藝，對鑄件的缺陷修復(fù)存在著一定的局限性，噴焊的可加工性良好，但易產(chǎn)生裂紋、熱變形、退火等現(xiàn)象，顏色與母體差別太大，結(jié)合原理為機(jī)械結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度相對電弧焊低一些。電弧焊的焊補(bǔ)效果與選擇焊條有直接關(guān)系，Z308的可加工性及裂紋的不產(chǎn)生性良好，但焊補(bǔ)痕跡及顏色與母體的差異難已消除，且價格高；Z248等普通鑄鐵焊條的可加工性及裂紋的不產(chǎn)性均不良好。傳統(tǒng)焊補(bǔ)工藝中鑄件的焊前升溫及焊后保溫也給大鑄件的焊補(bǔ)造成了一定的不便，總體分析，傳統(tǒng)焊補(bǔ)工藝中的一些問題使鑄件產(chǎn)生的缺陷無法徹底修復(fù)，不同的部位，不同的質(zhì)量要求，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇應(yīng)用。針對機(jī)床導(dǎo)軌件的缺陷修復(fù)，實(shí)驗(yàn)證明在非加工面上應(yīng)慎重選擇，加工面上應(yīng)避免選用。
利用鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī)對鑄造件的缺陷進(jìn)行修復(fù)是一種新技術(shù)，鑄件在修復(fù)過程中，不升溫、不變形、無裂紋產(chǎn)生、焊補(bǔ)點(diǎn)金屬致密，不產(chǎn)生硬點(diǎn)、無退火現(xiàn)象，可以進(jìn)行任何機(jī)械加工。補(bǔ)材的選擇不受材質(zhì)的制約，通過不同材質(zhì)補(bǔ)材的選擇，可以達(dá)到焊補(bǔ)點(diǎn)性能、顏色與母體上的統(tǒng)一。補(bǔ)材與母體為冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度高，不會產(chǎn)生脫落，焊補(bǔ)質(zhì)量符合鑄件產(chǎn)品的質(zhì)檢標(biāo)準(zhǔn)，是值得廣泛推廣的一種新技術(shù)，針對機(jī)床導(dǎo)軌的缺陷修復(fù)，實(shí)踐證明可以廣泛應(yīng)用，能滿足其質(zhì)檢標(biāo)準(zhǔn)的要求。但鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī)的焊補(bǔ)過程為Φ1.5-Φ1.2mm焊補(bǔ)點(diǎn)反復(fù)熔化堆積的過程，在大面積缺陷修補(bǔ)過程中，修復(fù)效率是制約其廣泛推廣應(yīng)用的唯一因素。
根據(jù)鑄件具體情況，一定范圍內(nèi)大小的缺陷可直接應(yīng)用鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī)進(jìn)行焊補(bǔ)，對于大缺陷，我們同時推薦傳統(tǒng)焊補(bǔ)工藝與鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī)的復(fù)合應(yīng)用，即利用鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī)解決傳統(tǒng)焊補(bǔ)工藝中所出現(xiàn)的表面裂紋，表面可加工性及顏色差異等問題，使廣大鑄件具有可焊補(bǔ)的意義，最終徹底解決鑄件缺陷的修復(fù)問題。總之，正確應(yīng)用、推廣鑄造缺陷修補(bǔ)機(jī)修復(fù)鑄件缺陷，在減少由于鑄造缺陷而造成的廢品重熔、為企業(yè)增加經(jīng)濟(jì)效益、為國家降低能源消耗方面具有現(xiàn)實(shí)的意義！
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