发动机缸体、变速器壳体、液压油缸等零件的形状复杂, 造价高而且价格很高, 当发生损坏时, 如果不妥善修理, 可能使整个报废而形成不必要的浪费。另有一些零件, 因为单价不高, 如齿轮、销子等, 当它们磨损没有用时, 大多直接更换新件, 时间一久, 肯定消耗巨大, 其实它们也是能够修复再利用的。表面堆焊技术是零件表面修复技术的一种, 就是利用手工电弧焊对受损零件的表面加以堆焊或经过机床加工, 修补, 恢复零件的原有尺寸, 必要时通过热处理改善其性能。评定修复层的主要指标如下。
(1) 修复层对零件疲劳强度的影响。
(2) 修复层与基体金属的结合强度。
(3) 修复层的耐磨性和耐腐蚀性。
上述3项指标中结合强度是评定修复层质量的首要指标。
1 合金件的修复
实例1:变速器齿轮由于齿面表层局部损坏, 堆焊后用手砂轮和油石进行修整, 无须进行复杂的热处理, 基本达到原机械性能。工艺和要求如下。
(1) 清除污物:用油洗或火焰将齿轮表面的油污处理干净。
(2) 焊条:选择山东“齐鲁”F e-Cr-C系列耐磨焊条中的DEZCr55.10高铬合金耐磨堆焊焊条, 焊层硬度达HRC55, 并有较高的冲击韧性, 焊条直径为3.2mm。
(3) 施焊:将齿轮预热至200℃~250℃, 电弧长度与焊条直径相当, 焊接电源110A~150A, 焊条与齿轮堆焊表面接近垂直, 焊后缓冷。
此外, 用锡铅合金作钎料, 火焰加热堆焊发动机曲轴止推片, 从而调整曲轴的轴向间隙, 也都是成功的;用上海“堆212”焊条修复五十铃CXZl87和三菱FV415型汽车中、后桥平衡悬架心轴。此钎料熔点低。结合强度不超过70MPa, 多用于受力不大的场合。
2 铸铁缸体的焊接
铸铁含碳量约在2.11%~6.69%之间, 是一种应用十分广泛的结构材料, 因为其并具有良好的铸造性和切削性, 生产工艺简单而且生产成本较低, 所以在工业中得到大量应用;根据它在凝固过程中石墨化程度的不同, 可分为灰口铸铁和白口铸铁。[1]而根据铸铁中的石墨形态大致可分为可锻铸铁、灰口铸铁、球墨铸铁及蠕墨铸铁等, 车辆发动机缸体一般为球墨铸铁制造。这种铸铁缸体有很高的强度、良好的铸造性和加工性能, 但韧性相对较差, 磕碰时极易出现裂纹, 有时在严寒下由于内部有水也极易冻裂。铸铁缸体裂纹的焊接工作对维修技师的技术水平要求是非常高的, 工艺也比较繁琐。一般的工序是将发动机拆下后拆卸, 放掉缸体室内积水, 进行开裂处清洁化准备, 按照需求开出V型槽。铸铁专用焊条需要在150℃的温度下烘烤约30分钟 (并不是焊条潮湿后才需要此道工序) 。在这过程中, 加热工作应该一直进行, 并且最好保持在一个恒定温度状态。将缸体待焊部位及周围区域使用氧一乙炔焊加热, 达到一定温度后才可以进行焊接。焊接完成后必须锤击四周来释放剩下的热量, 最后将缸体完全埋在炉灰中使其逐渐降温, 以避免焊接完成后出现裂纹, 所以这一过程非常复杂并且效率较低;而相对于手工电弧焊的焊药保护焊接, 二氧化碳保护焊是以惰性气体作为保护措施, 热影响更小, 熔池更为直观, 质量相对容易控制[2]。
3 铝合金的修理
有些车型的气缸盖、气缸体、气泵等用铝合金制造。使用中表面出现裂纹等, 可考虑用氢弧焊修复。
例如, 用氢弧焊修复492系列发动机缸体水套处裂纹, 外形美观, 变形质量小, 焊接质量高, 焊后不需加工, 效果好。
4 电瓶桩头的焊接
电瓶正负极桩头卡子经常会由于溶液的腐蚀, 与桩头形威为一个整体, 在拆卸时稍有不慎就会造成正负极桩头断裂, 这种情况比比皆是。一些有经验的维修技师, 往往会使用润滑油脂涂抹在此处避免腐蚀。电瓶桩头一般为铅锡台金制成, 铅的含量较高我们知道铅的质地较为柔软, 是一种银灰色重金属, 可焊接性能极差, 所以桩头一旦出现断裂时, 焊接将非常困难了。[3]我们通常对此类损坏的电瓶采取更换的方法, 但这样会造成不必要的浪费, 增加修理成本。由于热量较小, 采用常规烙铁焊接的方法, 所以很难焊接牢固。桩头通常为圆柱体, 笔者也曾试过用薄板金属做个合适的模具, 使用酒精灯或氧一乙炔焊的较小碳化焰作为热源, 并在桩头下部与电瓶的连接处用湿抹布对电瓶进行保护, 以免对电瓶损伤。先对桩头进行预热, 然后将模具套入桩头, 将断裂的金属熔化进做好的模具内, 但是这样所取得的焊接强度仍不能令人满意。对于这种断裂的桩头其实可以采取以下方法先将一块电量充足的电瓶放置在损坏电瓶的旁边, 使用两根搭铁线, 采取正极接正极、负极接负极的连接, 损坏的桩头不要先接, 找一节1号废电池想办法取出内部的碳棒, 将其夹在断裂桩头一侧搭铁线的夹钳上, 然后将模具套人桩头, 将断掉的部分放入, 使用老虎钳夹住带有碳棒的搭铁线夹钳。
5 其它零部件的修复
ZL系列装载机的举升大销孔, 由于种种原因常发生套磨损后, 损伤基础件的现象, 更换大杆是不现实的。选用结442焊条, 手工电弧焊对大销孔堆焊, 由于销孔的精度要求不高, 通过手工錾削使销孔复圆, 此工艺在生产中大量应用。
6 在焊接中要考虑的因素
(1) 重复精度零件和焊缝接头的重复精度是重要的因素。零件的重复精度的变化会明显放大焊缝接头的重复精度的变化。典型的焊缝接头重复精度可节约一半的焊丝。1.2的焊丝是自动焊接中心常用的焊丝, 焊接接头的重复精度要求是±0.584mm, 重复精度的变化要求自动焊接中心控制或改变焊接工艺来适应。适应性包括焊丝导嘴探测、焊缝跟踪、起弧或断弧缺陷或使用先进的夹具进行多步焊接。
(2) 焊缝接头设计自动焊接需要优先考虑的是焊缝设计。在零件设计 (或工艺设计) 阶段, 需要对焊缝接头进行评价, 目的是保证焊缝接头容易重复和容易焊接。例如, 搭接接头和角焊缝是较多的焊缝形式, 因为这样焊缝和熔滴易控制。外角焊较困难, 因为产生裂缝或零件产生滑动。开坡口的焊接较少考虑, 因为零件的定位、焊接量的变化和焊缝等不易控制。
(3) 零件设计取决于自动焊接中心和变位机的选型, 变位机决定零件相对于自动焊接中心的焊接位置。有些零件要求多轴运动的变位机以协调焊接;有些零件在焊接时则要求单轴的变位机来重复定位;还有零件不需配置变位机。
(4) 焊接机头连接焊接中心尽可能地考虑交替使用焊接机头进行焊接, 焊接臂上的焊接机头不一定能焊接所有的零件的所有位置。
摘要：焊接是零件表面修复技术的一种。本文辅以实例介绍了铸铁件的修复、合金件的修复和铝合金的修复。
关键词：焊接技术,修复,机械加工
参考文献
[1] 刘军.焊接技术分析[J].山西建筑, 2005 (1) :23～25.
[2] 王天贵.关于汽车修理若干问题的思考[J].科技信息, 2007 (6) :56.
[3] 张天仁.焊接技术初探[J].中国建筑市场, 2000 (6) :63.
[4] 马雪萍.焊接经验点滴谈[J].汽车维修, 2004 (11) :12～13.