CN101618494B - 铸件机加工后表面缺陷的修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铸件机加工后表面缺陷的修复方法，它是在铸件机加工后表面的缺陷四周表面和/或缺陷表面刷镀铜保护层，然后对缺陷进行堆焊，使得缺陷焊补处的高度高于铸件表面，再对焊补处的高度高于铸件表面部分进行铣销和/或磨销平面处理，直至与基体平面工艺尺寸一致。此项工艺是在普通修复工艺上拓展的一种复合型修复技术，焊补处与母材结合良好，硬度与母材相当，色泽基本与母材一致。既避免了单一采用氩弧焊方法容易导致零件变形、开裂等危害；也避免了单一采用电刷镀方法导致修复时间长及与母体结合不强等问题。

Description

铸件机加工后表面缺陷的修复方法

技术领域

本发明属于零件缺陷的修补方法，具体涉及一种铸件机加工表面缺陷的修复方法。 

背景技术

铸件生产要经过十分复杂的工艺过程。只要其中莱一道工序或某一个过程失误，均会造成铸造缺陷。同一类缺陷由于场合和零件的不同，往往又有不同的形成原因，这种错综复杂的情况，给铸造缺陷的准确判断和分析以及提出相应的改进措施带来了很大的难度。所有的铸造厂家都希望生产出无缺陷的铸件，满足使用要求。事实上，由于产品的不断发展，结构越来越复杂，对铸件质量的要求越来越高，这不可避免地给铸造生产带来困难，铸件产生缺陷的机率也增加。尽管人们不断采取措施来减少缺陷，但仍有部分铸件避免不了缺陷。 

例如铸造气孔就有各种类型，产生的原因各不相同，按气体来源不同，大致可分为侵入性气孔、析出性气孔和反应性气孔等等。铸件中产生缩孔或缩松的基本原因是合金的液态收缩和凝固收缩大于固态收缩而产生，至于产生的具体原因则很多，需要针对具体的零件、铸造工艺过程来具体分析。 

对于铸件机加工后出现的磕碰、缺肉、黑皮、划伤等表面缺陷则可能与搬运、毛坯尺寸、机加工操作等有关。 

为消除、改善这些缺陷，除了在铸造工艺、搬运、机加工操作等源头方面进行一系列相应预防改进措施外(本课题对此不具体展开阐述)，对机加工已完成后的零件缺陷我们采取缺陷修复的方法来挽救一些即将报废的零件，也可使零件达到产品功能要求，从而降低零件废品率。 

缺陷修复的方法很多，常用的有电焊、气焊、钎焊、熔焊、电弧焊、冷焊、浸渗、填腻修补、塞补、金属喷镀、粘接等等。具体采用哪种方法要根据具体零件的要求来选择。 

对于铸件表面缺陷的修复方法通常有电焊、气焊、金属喷镀等热焊补法以及环氧树脂修补、塞补等冷焊方法。这些工艺都有一定的局限性，有些工艺甚至还会带来二次缺陷，如变形、增加内应力、修补处结合力不好或修补处与本体存在有色差等等。例如：传统的电焊和气焊等热焊方法有一定的局限性和缺点，主要是因为焊接过程的快热、急冷以及受热不均匀而产生较大的焊接应力，引起铸件变形和裂纹，造成过硬的组织，或出现气孔、熔敷金属与母材不易熔合等。虽然为了克服这些问题，可做一些焊补前的准备工作，如：铸件缺陷部位的清理、坡口形状的处理及焊补前铸件的预热等，但预热至一定温度又易导致零件的变形，有时，对铸件焊后甚至还需要进行退火处理，以消除应力防止裂纹，这些过程较为复杂，质量很难控制。环氧树脂等冷焊修补方法，虽然简单方便，但修补后有明显的缺陷修补痕迹，与母体的结合性也不强。 

对铸件毛坯表面采用的是热焊，即在对缺陷进行清理、扩孔之后，直接用氩弧焊方法进行焊接，焊后用砂轮进行表面修整即可。这种方法适合于对铸件毛坯件表面缺陷的修复。但对于机加工后的成品表面，就不能直接用这种氩弧堆焊的方法。否则，缺陷周围的加工面将受焊接高温的影响而产生变形等损伤。总之，氩弧焊是一种“粗大”缺陷修复技术，适用于表面要求不高、缺陷相对比较大的铸件毛坯面。 

那么，对于已经机加工完了的表面技术要求高、但缺陷又相对比较大的成品件来说，采用什么方法对其表面缺陷进行修复呢，现在尚没有相关文献记载。 

发明内容

本发明的目的在提供一种对于已经经过机加工后的铸件成品表面缺陷，如表面气孔等的修复方法，从而解决上述问题。 

本发明的技术方案为：铸件机加工表面缺陷的修复方法，它是在铸件机加工后表面的缺陷四周表面刷镀铜保护层，然后对缺陷进行氩弧焊，使得缺陷焊补处的高度高于铸件表面，再对焊补处的高度高于铸件表面部分进行铣削和/或磨削平面处理，直至与基体平面工艺尺寸一致。 

该方法将电刷镀加工工艺用于已经经过机加工后的铸件成品表面缺陷的修补，电刷镀是为了在气孔等缺陷的四周处镀铜， 临时保护作用，实现在进行氩气保护焊进行气孔修补时，火花飞溅到机加工后的铸件成品表面，损伤成品表面，带来修补缺陷，该刷镀层最后是要被铣销和/或磨销去掉的。 

该方法集中了电刷镀及氩气保护焊的优点，即在有气孔等缺陷的四周处先刷镀铜，镀铜厚度高于基体表面0.05-0.1mm，其目的是保护缺陷周边区域的加工面在进行氩弧热焊时不被电弧击伤。这种复合工艺中的“电刷镀”主要是起保护作用，而不是修补作用。焊后再采用磨削加工去除铜层，还原其本体，以保证产品尺寸要求。 

此项工艺是在普通修复工艺上拓展的一种复合型修复技术，焊补处与母材结合良好，硬度与母材相当，色泽基本与母材一致。既避免了单一采用氩弧焊方法容易导致零件变形、开裂等危害；也避免了单一采用电刷镀方法导致修复时间长及与母体结合不强等问题。 

“电刷镀+氩弧焊”复合焊补工艺适用于铸件加工后成品表面缺陷的修复。 

具体实施方式

本实施例是用于对本权利要求的解释，本领域的技术人员依据本发明的技术方案所作的不同于本实施例的具体操作的改变，均属于本发明的保护范围。 

铸件机加工后表面出现的主要缺陷 

有气孔—是气体聚集在铸件表面和内部而形成的孔洞。气孔的形状、大小不一，位置不一，呈表面光滑或光亮的圆形或椭圆形小孔，有分散的和集中的两种，主要分布铸件内部厚大部位和铸件表面水平面部位(皮下气孔)，其中皮下气孔在机加工后即暴露出来，较大的气孔将影响零件承载能力、尺寸精度及美观等。 

缩孔(缩松)—是铸件在凝固过程中，由于合金的液态收缩和凝固收缩，在铸件最后凝固的部位出现的表面粗糙，呈灰色或暗色，网状或树枝状的孔洞。一般分布在铸件内部较厚处、厚薄过渡区及内浇口附近，这种缺陷如果与零件内部管道及加工后的表面贯通，则会导致零件泄露等危害。 

裂纹—表面呈狭长而细小的***现象，有连续、断续、有直线、波浪形的。一般产生在壁厚过渡区和壁厚薄转接处，这种缺陷有导致零件在使用过程中断裂的危险。 

冷隔—是因两股金属流未溶合在一起形成狭小而长的纹路，有穿透的和不穿透的两种，一般产生在铸件表面水平面上和薄壁过渡区，它的危害基本和裂纹相似。 

铸件机加工后表面缺陷还有砂眼、渣眼、磕碰、缺肉、黑皮、划伤等等，当这类缺陷处于受力部位，或超过一定尺寸时，会对零件的功能和寿命产生不利的影响。但当其尺寸、所处位置在某一范围时，可通过修复使零件正常使用。 

本实施例以气孔缺陷为例加以描述。铸铁件、铸铝件机加工后成品表面缺陷焊补。 

对于影响零件外观质量的表面缺陷，其尺寸大小决定着焊补修复部位的大小，由于缺陷焊补处与零件本体在性能上不完全一致，因此可进行修复缺陷的尺寸取决于该缺陷修复后对零件使用性能的影响程度。例如根据615件TU5铸铁缸体表面缺陷种类、大小、位置分布及数量统计情况，直径5mm以下气孔、砂眼等孔洞类缺陷以及小于8x4mm2的缺肉、磕碰等面积类缺陷占总缺陷数量的90.6％。 

对上述缺陷的修补工艺为： 

1.1清洗 

采用电化学方法清洗气孔等缺陷局部及其周边表面； 

1.2吹砂 

主要目的是将气孔等缺陷处的表面杂皮去除掉，采用设备与材料为：1.6匹空气压缩机 

USA315型米勒公司喷嘴 

国产100W金钢砂 

1.3在气孔等缺陷四周刷镀铜 

采用SD200电刷镀机，在有气孔等缺陷的四周处刷镀铜，镀铜厚度为0.05-0.1mm，其目的是保护缺陷周边区域不被电弧击伤； 

具体电刷镀工艺过程及参数如下： 

序  号

工序

镀液名  称

PH值

工作电  压

镀笔  极性

刷镀时  间(秒)

表面

工序间

							状态	处理
									1	清洗	丙酮			无电  擦洗
2	电净	1#电净  液	11-13	12-18	正	5-30		水洗
									3	活化	2#电净  液	0.3	12-15	负	10-20	黑灰	水洗
4	去氧化  皮	3#电净  液	0.3	12-18	负	10-20	深灰	水洗
									5	镀底层	特殊镍	8.4	10-12	正	30	淡黄	无电擦  洗
6	镀表层	中性铜	7.5	8-14	正	120	红铜	无电擦  洗

在铸件上主要刷镀中性铜，目的是焊后可直接采用磨削加工去除铜层，还原其本体，并保证产品尺寸要求。 

在有气孔等缺陷处钻孔，并清理干净。 

镀铜之后，可直接在气孔等缺陷处扩孔，孔径根据缺陷直径和深度来确定，直到肉眼看不见气孔等缺陷的原表面或氧化皮即可 

2、氩弧焊： 

采用通用的氩气保护焊方法，以防止堆焊时焊接缺陷的产生。 

用USA315型米勒焊机在气孔等缺陷处堆焊，堆焊时间为10秒左右，功率根据材料厚度决定，焊接材料根据基体材料选定(与基体材料基本一致)，焊补处高度高于成品表面。 

铣、磨平面 

3、铣去焊后凸出成品表面的焊点，并预留0.03-0.05mm的磨削余量(此余量参照已加工后的基体平面为基准) 

采用平面磨床，磨削缸体焊点处直至与基体平面工艺尺寸一致。 

针对国产TU5铸铁缸体、EW10A铸铝缸体表面缺陷进行焊修补后的效果进行了质量验证分析，包括外观质量、焊料与基体的结合质量、补焊处的硬度分析、焊后零件尺寸及精度的检测。结果表明，按此标准修复后的零件同正常零件一样，对修复零件材料性能不产生影响，适应性好，完全满足零件功能和使用要求。零件经修补后的外观，色泽基本与母材一致，色差小，缺陷修补痕迹不明显。 

Claims (6)

1.一种铸件机加工后表面缺陷的修复方法，它是在轿车铸件表面的缺陷四周表面刷镀铜保护层，然后对缺陷进行氩弧焊，使得缺陷焊补处的高度高于铸件表面，再对焊补处的高度高于铸件表面部分进行铣削和/或磨削平面处理，直至与基体平面工艺尺寸一致。

2.如权利要求1所述铸件机加工后表面缺陷的修复方法，其特征在于所述刷镀铜保护层的厚度为0.05-0.1mm。

3.如权利要求1所述铸件机加工后表面缺陷的修复方法，其特征在于在铸件机加工后表面的缺陷四周表面刷镀铜保护层后，对缺陷进行扩孔，直到看不见缺陷的原表面或氧化皮。

4.如权利要求1所述铸件机加工后表面缺陷的修复方法，其特征在于在进行铸件机加工后表面的缺陷四周表面刷镀铜保护层之前，对缺陷和/或周边进行清洗。

5.如权利要求4所述铸件机加工后表面缺陷的修复方法，其特征在于在进行轿车铸件表面的缺陷四周表面刷镀铜保护层之前，去除掉缺陷处的表面杂皮。

6.如权利要求1所述铸件机加工后表面缺陷的修复方法，其特征在于所述铸件机加工后表面的缺陷是表面气孔、缩孔、砂眼、渣眼、磕碰、缺肉、黑皮和划伤中的一种，或一种以上的组合。