摘要：本文通過對機床導軌面缺陷修復的幾種傳統(tǒng)焊補方法的介紹及對各種方法不同特點的分析，確定機床導軌面缺陷修復局限性的存在原因。同時，對一種新出現(xiàn)的鑄造缺陷修復技術及其設備—鑄造缺陷修補機，進行了實踐操作實驗和試棒的顯微組織分析，說明用鑄造缺陷修補機修復機床導軌面缺陷是符合質(zhì)檢標準的，進一步分析證明了缺陷修補機在鑄件缺陷修復方面是值得推廣的一項新技術。
關鍵詞：機床導軌 缺陷 修復 噴焊（釬焊） 電弧焊 新工藝 鑄造缺陷修補機
1、實驗目的
通過對幾種傳統(tǒng)焊補工藝在機床導軌缺陷處的焊補結(jié)果，分析機床導軌修復結(jié)果不佳的原因。通過對鑄造缺陷修補機在機床導軌面的修復結(jié)果的研究，確定一種確實可行的在機床導軌面上修復的新技術及其工藝，為國家減少能源的浪費，為企業(yè)增加效益。
2、傳統(tǒng)焊補工藝的焊補結(jié)果及分析
2.1試驗前的準備：
2.1.1缺陷導軌數(shù)量：4件，材質(zhì)HT200-400，每件導軌缺陷數(shù)量≥2，每件導軌缺陷處面積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件未進行表面淬火，1件已表面淬火。
2.1.2噴焊設備，電弧焊設備，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 焊補結(jié)果及分析
2.2.1 噴焊 按噴焊工藝執(zhí)行，將導軌面預熱至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。由于預熱及加熱時間長，工件受熱面積較大，熱應力較大，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，焊補后可以進行機械加工。
2.2.2電弧焊： 用鑄鐵焊條Z248按相應工藝進行焊補，焊補工藝分兩種，第一種：焊前預熱至550℃-650℃時進行焊補，焊補后保溫5-8小時，第二種：工件焊前不預熱，焊后保溫3-4小時。兩種方法的焊補質(zhì)量均不容易保證，易出現(xiàn)裂紋、硬點，焊補后不容易進行機械加工。焊條價格便宜。
用鎳基鑄鐵焊條Z308按相應工藝進行焊補，另加熱態(tài)錘擊工藝，焊層與焊層之間應停頓冷卻至60℃以下，焊補區(qū)少氣孔、裂紋產(chǎn)生，機械加工性良好，結(jié)合強度高、無脫落現(xiàn)象，由于機床導軌加工后吸油及焊條吹力的影響，易產(chǎn)生咬邊、形成“焊補痕跡”，另外由于焊條中含有大量的鎳元素，焊補區(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，焊補處金屬顏色與母材差異大是其共同的特點，這也是傳統(tǒng)焊補工藝不能徹底解決機床導軌缺陷修復的根本原因。傳統(tǒng)焊補工藝不適用于可見加工面的修復，適用于非加工面或不可見加工面的修復。部分焊補材料價格較高，焊補質(zhì)量不容易穩(wěn)定，要求操作者技術、經(jīng)驗豐富。
3、鑄造缺陷修補機的焊補效果及分析：
3.1試棒的制作與分析
3.1.1準備一根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型鑄造缺陷修補機進行焊補，補材選用0.8#、厚度為0.25mm的金屬片及厚度為0.4mm的HT250鐵屑。
3.1.2 將焊補處進行打磨、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#補材，圖2左邊為母材HT250，右邊為HT250鐵屑補材。焊補處未見明顯分界線、過渡區(qū)域微小、焊補點附近未見碳化物析出、焊補處金屬組織致密，未見裂紋的產(chǎn)生。結(jié)論：宏觀檢測，焊補點附近及整個試棒常溫，焊補點金屬顏色與母材相同，補材為0.8#的焊補點比母材更致密，補材為同材質(zhì)的焊補點與母材致密度相同，金相組織分析：無裂紋、周邊金相組織未改變、無內(nèi)應力，未出現(xiàn)硬化、軟化現(xiàn)象。
3.2導軌缺陷的焊補效果及分析
3.2.1焊補前的準備：導軌數(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型鑄造缺陷修補機1臺，補材為0.8#、Φ0.8mm的金屬絲及HT200材質(zhì)的鐵屑。
3.2.2焊補效果及分析：用AKZQB-2000C型鑄造缺陷修補機，補材選用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軌面缺陷進行焊補，打磨、拋光后，宏觀檢測其焊補效果，焊補點金屬顏色與母材相同，無咬邊、無燒痕，焊補點附近及整個制件常溫。用30倍放大鏡及硬度計現(xiàn)場檢測焊補情況，結(jié)果顯示：無明顯分界線，焊補點金屬致密、無裂紋、無砂眼，0.8#補材焊補點硬度HB180-220，HT200補材焊補點硬度HB210-240，未淬火導軌面焊補點附近，硬度HB160-210。淬火導軌焊補點附近硬度HRC51-56，未見退火、軟化現(xiàn)象，經(jīng)探傷劑檢測合格。
3.2.3焊補結(jié)論：用鑄造缺陷修補機對缺陷處進行焊補，基體處于常溫狀態(tài)，無應力、無裂紋、無咬邊、無焊補痕跡、焊補金屬致密，無退火、軟化現(xiàn)象，無硬點、無硬化，可以進行機械加工，焊補處金屬顏色與母材相同是其最大特點，滿足加工面缺陷修復的質(zhì)量檢測要求。鑄造缺陷修補機利用電阻生熱原理，將補材瞬間熔化在缺陷處，結(jié)合強度高，無脫落可能，焊補點直徑可達Φ1.5mm，每秒鐘完成焊補點次數(shù)可達25次，焊片厚度達0.4mm，適用于焊補加工面及非加工面等各類缺陷，焊補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意義。補材根據(jù)焊補點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)合原理為機械結(jié)合，結(jié)合強度相對電弧焊低一些。電弧焊的焊補效果與選擇焊條有直接關系，Z308的可加工性及裂紋的不產(chǎn)生性良好，但焊補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)焊補工藝中鑄件的焊前升溫及焊后保溫也給大鑄件的焊補造成了一定的不便，總體分析，傳統(tǒng)焊補工藝中的一些問題使鑄件產(chǎn)生的缺陷無法徹底修復，不同的部位，不同的質(zhì)量要求，應根據(jù)實際情況選擇應用。針對機床導軌件的缺陷修復，實驗證明在非加工面上應慎重選擇，加工面上應避免選用。
利用鑄造缺陷修補機對鑄造件的缺陷進行修復是一種新技術，鑄件在修復過程中，不升溫、不變形、無裂紋產(chǎn)生、焊補點金屬致密，不產(chǎn)生硬點、無退火現(xiàn)象，可以進行任何機械加工。補材的選擇不受材質(zhì)的制約，通過不同材質(zhì)補材的選擇，可以達到焊補點性能、顏色與母體上的統(tǒng)一。補材與母體為冶金結(jié)合，結(jié)合強度高，不會產(chǎn)生脫落，焊補質(zhì)量符合鑄件產(chǎn)品的質(zhì)檢標準，是值得廣泛推廣的一種新技術，針對機床導軌的缺陷修復，實踐證明可以廣泛應用，能滿足其質(zhì)檢標準的要求。但鑄造缺陷修補機的焊補過程為Φ1.5-Φ1.2mm焊補點反復熔化堆積的過程，在大面積缺陷修補過程中，修復效率是制約其廣泛推廣應用的唯一因素。
根據(jù)鑄件具體情況，一定范圍內(nèi)大小的缺陷可直接應用鑄造缺陷修補機進行焊補，對于大缺陷，我們同時推薦傳統(tǒng)焊補工藝與鑄造缺陷修補機的復合應用，即利用鑄造缺陷修補機解決傳統(tǒng)焊補工藝中所出現(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的意義，最終徹底解決鑄件缺陷的修復問題。總之，正確應用、推廣鑄造缺陷修補機修復鑄件缺陷，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)濟效益、為國家降低能源消耗方面具有現(xiàn)實的意義！
作 者：苑志東（1969— ） 男 黑龍江省齊齊哈爾 研究方向：鑄造技術與質(zhì)量
