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机床导轨面缺陷修复技术的分析与探讨

时间:2007-11-1栏目:职教论文

  【摘 要】:本文通过对机床导轨面缺陷修复的几种传统焊补方法的介绍及对各种方法不同特点的分析,确定机床导轨面缺陷修复局限性的存在原因。同时,对一种新出现的铸造缺陷修复技术及其设备—铸造缺陷修补机,进行了实践操作实验和试棒的显微组织分析,说明用铸造缺陷修补机修复机床导轨面缺陷是符合质检标准的,进一步分析证明了缺陷修补机在铸件缺陷修复方面是值得推广的一项新技术。
  
  关键词:机床导轨 缺陷 修复 喷焊(钎焊) 电弧焊 新工艺 铸造缺陷修补机
  
  1、实验目的
  
  通过对几种传统焊补工艺在机床导轨缺陷处的焊补结果,分析机床导轨修复结果不佳的原因。通过对铸造缺陷修补机在机床导轨面的修复结果的研究,确定一种确实可行的在机床导轨面上修复的新技术及其工艺,为国家减少能源的浪费,为企业增加效益。
  
  2、传统焊补工艺的焊补结果及分析
  
  2.1试验前的准备:
  
  2.1.1缺陷导轨数量:4件,材质HT200-400,每件导轨缺陷数量≥2,每件导轨缺陷处面积S<1000mm2,深度h<8mm的缺陷数量不少于2个,S>1000mm2,深度h<8mm的缺陷数量不少于2个,热处理状态:3件未进行表面淬火,1件已表面淬火。
  
  2.1.2喷焊设备,电弧焊设备,镍基焊粉F103(C≤0.15 8.0<Cr<12 2.5<Si<4.5 1.0<B<1.7 Fe≤8 其余Ni =,铸铁焊条:Z308,Z248.
  
  2.2 焊补结果及分析
  
  2.2.1 喷焊 按喷焊工艺执行,将导轨面预热至150℃以上,完成初步焊粉的喷涂后,将喷涂面加热至900℃-1200℃以上,使焊粉熔化后形成平整面。由于预热及加热时间长,工件受热面积较大,热应力较大,比电弧焊更容易产生裂纹,同时线收缩产生裂纹倾向更大。由于裂纹倾向受喷焊时间、喷层厚度等因素影响,缺陷大小受到一定限制,而且焊补的缺陷需清理干净,由于喷粉中含Fe量比例较高,形成的喷层较电弧焊与母材的颜色更相近。但因具有一定量的Ni,所以无法与母材颜色更接近,焊补后可以进行机械加工。
  
  2.2.2电弧焊: 用铸铁焊条Z248按相应工艺进行焊补,焊补工艺分两种,第一种:焊前预热至550℃-650℃时进行焊补,焊补后保温5-8小时,第二种:工件焊前不预热,焊后保温3-4小时。两种方法的焊补质量均不容易保证,易出现裂纹、硬点,焊补后不容易进行机械加工。焊条价格便宜。
  
  用镍基铸铁焊条Z308按相应工艺进行焊补,另加热态锤击工艺,焊层与焊层之间应停顿冷却至60℃以下,焊补区少气孔、裂纹产生,机械加工性良好,结合强度高、无脱落现象,由于机床导轨加工后吸油及焊条吹力的影响,易产生咬边、形成“焊补痕迹”,另外由于焊条中含有大量的镍元素,焊补区颜色与母材有很大区别,而且焊条价格昂贵。
  
  2.2.3结果分析 传统的喷焊、电弧焊工艺,焊补后易产生裂纹,工件易受热变形,容易出现二次气孔,焊补处金属颜色与母材差异大是其共同的特点,这也是传统焊补工艺不能彻底解决机床导轨缺陷修复的根本原因。传统焊补工艺不适用于可见加工面的修复,适用于非加工面或不可见加工面的修复。部分焊补材料价格较高,焊补质量不容易稳定,要求操作者技术、经验丰富。
  
  3、铸造缺陷修补机的焊补效果及分析:
  
  3.1试棒的制作与分析
  
  3.1.1准备一根Φ30×200的试棒,材质为HT250,表面粗糙度为Ra0.8,在表面钻4-5个Φ5mm深3-4mm的孔,用AKZQB-2000C型铸造缺陷修补机进行焊补,补材选用0.8#、厚度为0.25mm的金属片及厚度为0.4mm的HT250铁屑。
  
  3.1.2 将焊补处进行打磨、抛光,制作金相分析试片,金相组织如图1、图2.图1左边为母材HT250,右边为0.8#补材,图2左边为母材HT250,右边为HT250铁屑补材。焊补处未见明显分界线、过渡区域微小、焊补点附近未见碳化物析出、焊补处金属组织致密,未见裂纹的产生。结论:宏观检测,焊补点附近及整个试棒常温,焊补点金属颜色与母材相同,补材为0.8#的焊补点比母材更致密,补材为同材质的焊补点与母材致密度相同,金相组织分析:无裂纹、周边金相组织未改变、无内应力,未出现硬化、软化现象。
  
  3.2导轨缺陷的焊补效果及分析
  
  3.2.1焊补前的准备:导轨数量:4件;材质:HT200-HT400;热处理状态:表面淬火2件,硬度HRC50—56;未进行表面淬火2件,硬度HB170-230,具有Φ1-Φ6mm;深3-4mm缺陷数个。AKZQB-2000C型铸造缺陷修补机1台,补材为0.8#、Φ0.8mm的金属丝及HT200材质的铁屑。
  
  3.2.2焊补效果及分析:用AKZQB-2000C型铸造缺陷修补机,补材选用0.8#的Φ0.8mm的金属丝及HT200的铁屑,分别对淬火及未淬火的导轨面缺陷进行焊补,打磨、抛光后,宏观检测其焊补效果,焊补点金属颜色与母材相同,无咬边、无烧痕,焊补点附近及整个制件常温。用30倍放大镜及硬度计现场检测焊补情况,结果显示:无明显分界线,焊补点金属致密、无裂纹、无砂眼,0.8#补材焊补点硬度HB180-220,HT200补材焊补点硬度HB210-240,未淬火导轨面焊补点附近,硬度HB160-210.淬火导轨焊补点附近硬度HRC51-56,未见退火、软化现象,经探伤剂检测合格。
  

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