損傷鑄件常用的挽救方法

王海平 曹恒成 姜霄云

中國重汽（香港）有限公司濟南鑄鍛中心 山東濟南 250200

目前，用于損傷件主要挽救措施有焊補、刷鍍、熔敷等，采用電焊機焊補是最常用的方法。電焊機是鑄造廠常用設備，原理是利用電極兩極的瞬間短路從而產生引燃電弧，引燃電弧產生的高熱熔化焊條、焊材，從而達到使它們結合的目的。電焊機操作簡單、體積小、使用方便，且環境適應能力強、焊補速度快、焊補后焊縫結實，比較適合于大面積的焊補工作。但是電焊機也有自身的局限性：

（1）從操作上講：電焊機在使用的過程中周圍會產生特殊的磁場、引燃電弧燃燒時會產生大量輻射，輻射弧光中包括紅外線、紫外線等，同時還會產生金屬蒸汽、煙塵等有害物質，所以在操作電焊機時操作人員必須要有足夠的防護措施，鑒于電焊機高溫、高熱、高電壓的危害性也需要專門的焊工進行操作。

（2）從工藝來說：由于焊材間焊縫在焊補過程中存在結晶、偏析及氧化等反應，易產生內應力，焊接后焊縫位置容易開裂，或者產生熱裂紋和冷裂紋。同時由于操作人員操作手法的不同、焊材選材等問題，焊縫間也容易產生氣孔、夾渣等二次缺陷；通過電焊機焊補的焊材在焊點位置的硬度一般過高，還需進行退火熱處理才可以滿足加工要求。

從這兩方面來講就決定了電焊機只能用于修補一些粗糙的鑄件，如果需要修補相對精密的鑄件，則焊補前需要進行預熱處理，焊后需要退火處理，焊補工藝相對比較繁瑣、成本也大幅度提升。

刷鍍工藝也被稱為涂鍍工藝或者無槽電鍍。其原理本質上屬于電化學加工中電鍍工藝的范籌，刷鍍工藝是利用電場的作用，使電鍍液中的金屬離子沉積、鍍覆到陰極上去的加工過程，其具體過程是利用一個同陽極連接并能提供電鍍需要的電解液的電極，在作為陰極的鑄件上緩慢移動、進行選擇性電鍍。工藝流程按順序大致分為：鑄件表面清磨、刷鍍前工裝與電流設置、電凈處理、活化處理、刷鍍層、鍍后處理等七個步驟[1]。

①鑄件表面清磨：鑄件的缺陷位置即需要刷鍍位置的表面應該在刷鍍前清磨到需要的表面粗糙度要求，即使用電磨等清磨工具去除缺陷位置上的氧化層、渣子、砂子等雜質，以達到均勻鍍層的目的，同時若鑄件缺陷周圍有油孔、鍵槽等，則需采用軟木、膠木等不易磨損鑄件的材料進行有效遮蓋。

②刷鍍工裝與電流的設置：連續刷鍍過程中，一般把需刷鍍鑄件專用的工裝固定在刷鍍設備上，同時刷鍍筆也用工裝夾緊后，再調整設備的運行速度符合刷鍍要求的速度、調整刷鍍所需電流量；按刷鍍液種類的不同，配備不同的刷鍍筆，并按實際操作需求配備好各種材料和其他輔助工具。

③電凈處理：鑄件缺陷表面再使用一般溶劑進行清洗后仍會殘留薄薄的一層油膜，刷鍍前使用電凈液通電以刷鍍筆全面涂刷，解離殘留油膜，再經乳化或皂化達到去除油膜的目的；油膜去除后，再用清水清洗表面使水膜均勻覆蓋鑄件表面，以無干斑最佳[2]。

④表面活化處理：表面活化處理是使用專用刷鍍筆配備活化液，在設備通電狀態下涂抹鑄件缺陷表面，通過電化學反應以及產生氣泡的機械剝離作用除去鑄件缺陷表面的氧化膜，以鑄件缺陷表面出現原金屬光澤或者無花斑為佳。

⑤刷過渡層：鑄件缺陷表面經活化工序后，立即進行過渡層刷鍍處理，專用刷鍍筆接正極，鑄件為負極，刷鍍液預熱至50℃為佳。

⑥刷鍍工作層：工作層大小由鑄件工作條件決定，按鑄件刷鍍層的厚度不同選擇不同的組合鍍層。首先將刷鍍層厚度儲存于計數器中，按所用刷鍍液選擇刷鍍所需的電壓、相對運動速度，啟動前刷鍍液預熱至50℃，后啟動電源開始并工作層刷鍍。

⑦鍍后處理：缺陷位置刷鍍結束后，用清水清洗鑄件缺陷表面，再使用清磨工具清除刷鍍后殘余毛刺、殘余邊角，清磨完畢后刷鍍工作完成。

（3）熔敷工藝挽救鑄件通常采用激光熔敷，即利用高能量密度的激光束對添加在鑄件缺陷位置的熔敷材料進行輻照，使之于缺陷位置表面同時熔化并快速凝固，在鑄件缺陷位置形成與本體熔融連接的熔敷層，進而保證鑄件缺陷得以填充，缺陷部位的力學性能達到本體要求，然后通過加工打磨的方式，達到鑄件尺寸精度。熔敷修復具有以下的幾條特性：

①熔敷層與基體形成熔融結合，結合處強度與原計劃強度基本一樣。

②鑄件本體材料在激光熔敷過程中僅表面微熔，厚度為0.05-0.1mm；鑄件本體熱影響區小，為 0.1-0.2mm 左右。

③熔敷層與鑄件本體無粗大的晶體組織，熔敷層以及與鑄件結合處組織致密、晶粒細小且無孔洞、無夾渣、裂紋等缺陷[3]。

④由于激光熔敷過程中鑄件本體升溫不到80℃，因此鑄件本體也不會出現熱變形、產生熱應力。

⑤熔敷技術可控性好，可實現自動化控制。

⑥熔敷層組織由底層、中間層及面層組成的各具特點的梯度功能材料，底層具有與基體浸潤性好，結合強度高等特點；中間層具有一定強度和硬度，抗裂性好等優點；面層具有抗沖刷、耐磨損和耐腐蝕等性能；使修復后的設備在安全性及使用性能上更加有保障。

⑦解決了傳統電焊、氬弧焊等熱加工過程中產生的熱變形、熱疲勞損傷等一系列問題，同時也解決了傳統電焊、噴涂等冷加工工藝敷層與本體結合強度差的矛盾。因此在工業中越來越受到重視，在其它類似的重要的進口設備部件修復中也得以應用。

⑧激光作為一種強力、非接觸、清潔的熱源進入加工領域以來，解決了許多常規方法無法加工和很難加工的問題，極大地提高了生產效率和加工質量，因而被稱為未來制造系統的加工手段。

目前，我國工業化水平在迅猛提高，所需鑄件的品質也越來越高。損傷鑄件如果不能采用合理的方式進行修復，只能報廢，因此造成的經濟損失將嚴重影響企業的生產效益。鑄造企業要及時掌握各種的修復技術，針對鑄件面對的不同市場，選擇最佳的修復方案，最終實現鑄件損傷缺陷的合格修復，變廢為寶，最大程度的實現企業利潤的最大化。