机床铸件工艺过程和铸件焊接

发布时间：2016年10月29日   |   阅读次数： 286

机床铸件工艺过程和铸件焊接
机床铸件主要是用于机床的平板制造，简单接受一下铸造工艺。为充分利用低压铸造时液体金属在压力作用下自下而上地补缩铸件，在进行工艺设计时，应考虑使用.
低压铸造是使液体金属在压力作用下完成充填型腔及凝固过程二获得铸件的一种铸造方法。由于所用的压力较低（20~60kPa），所以叫做低压铸造。
车床床身铸件其工艺过程是：在密封的坩埚（或密封罐）中，通入干燥的压缩空气，金属液在气体压力的作用下，沿升液管进入直浇道3上升，通过内浇道2平稳地进入型腔1，并保持坩埚内液面上的气体压力，一直到铸件完全凝固为止。然后解除液面上的气体压力，使升液管中未凝固的金属液流回坩埚，再开型并取出铸件.
机床床身铸件低压铸造过程的基本特点：充填速度、压力可适当调整。低压铸造所用的铸型，有金属型和非金属型两类。金属型多用于大批、大量生产的有色金属铸件，非金属铸型多用于单件小批量生产，如砂型，石墨型，陶瓷型和熔模型壳等都可用于低压铸造，而生产中采用较多的还是砂型。但低压铸造用砂型的造型材料的透气性和强度应比重力浇注时高，型腔中的气体，全靠排气道和砂粒孔隙排出。
铸件远离浇口的部位先凝固，让浇口最后凝固，使铸件在凝固过程中通过浇口得到补缩，实现顺序凝固。
由于铸铁的一些优点，在汽车制造材料中占有很大的比重。铸铁零件大多是加工精度高、价格昂贵的基础零件，如气缸体、气缸盖、变速器壳体等。铸铁零件在制造及使用过程中，经常会出现裂纹、气孔、损坏等情况。据统计，汽车在正常使用情况下，这类零件达到磨损极限时，其尺寸变化只有0.08%～0.40%，质量损失只有0.1%～1.8%，此时将零件报废，无疑是非常浪费的。因此，研究和利用先进的修理经验，合理地修复铸铁零件是十分必要地。焊接就是一种非常有效地修复铸铁零件的方法。铸铁含炭量高、杂质多，并具有塑性低、焊接性差、对冷却速度敏感等特性，焊补后容易出现白口组织和产生裂纹。为改善铸铁零件的焊补质量，可采取以下方法。
1.热焊法焊前将工件整体或局部预热到600～700℃，补焊过程中不低于400℃，焊后缓慢冷却至室温。采用热焊法可有效减小焊接接头的温差，从而减小应力，同时还可以改善龙门刨床床身铸件的塑性，防止出现白口组织和裂纹。常用的焊接方法是气焊和焊条电弧焊。气焊常用铸铁气焊丝，如HS401或HS402，配用焊剂CJ201，以去除氧化物。气焊预热方法适于补焊中小型薄壁零件。焊条电弧焊选用铸铁芯铸铁焊条Z248或钢芯铸铁焊条Z208，此法主要用于补焊厚度较大(大于10mm)的铸铁零件。热焊法的焊接设备主要有加热炉、焊炬、电炉(油炉或地炉)等，焊接工艺如下：
1)焊前准备和预热：清除缺陷周围的油污和氧化皮，露出基体的金属光泽：开坡口，一般坡口深度为焊件壁厚的2／3，角度为70°～120°；将焊件放入炉中缓慢加热至600～700℃(不可超过700℃)。
2)施焊：采用中性焰或弱碳化焰(施焊过程中不要使铁水流向一侧)，待基体金属熔透后，再熔入焊条金属；发现熔池中出现白亮点时，停止填入焊条金属，加入适量焊剂，用焊条将杂物剔除后再继续施焊；为得到平整的焊缝，焊接后的焊缝应稍高出铸铁件表面，并将溢在焊缝外的熔渣重新熔化，待降温到半熔化状态时，用焊丝沿铸件表面将高出部分刮平。
3)焊后冷却：一般应随炉缓慢冷却至室温(一般需48h以上)，也可用石棉布(板)或炭灰覆盖，使焊缝形成均匀的组织，同时防止产生裂纹。
2.冷焊法此方法是焊前不对工件进行预热，或预热温度不超过300℃。常用焊条电弧焊进行铸铁冷焊。根据铸铁工件的要求，可选用不同的铸铁焊条，如补焊一般灰铸铁零件非加工面选用Z100焊条，补焊高强度灰铸铁及球墨铸铁零件选用Zll6或Z117焊条。冷焊法的焊接设备为普通的电弧焊设备，焊接工艺如下：
1)焊前准备：清除焊修表面的油污及杂质，使其露出基体的金属光泽：如果存在裂纹，应在裂纹两端各钻一个止裂孔，以免施焊时裂纹延伸；沿裂纹开出坡口，其型式和大小由焊修部位的厚度和工艺要求而定。如果是大型铸件，还可以在焊缝处拧上一定数量的螺钉，使接头得到加强。螺钉直径一般不超过16mm(如果壁厚小于15mm，则螺钉直径应小于或等于6mm)，螺钉的数量可按断面面积计算，即螺钉的总断面面积不大于铸件裂纹断面面积的25%，且这些螺钉应均匀分布在裂纹两边。
2)焊修规范的选择：焊条直径由焊修部位的厚度确定，一般应尽量选用小直径的焊条，以减少输入焊件的热量：在保证焊条金属与基体熔合的情况下，焊修电流也应尽量选用小的，以免焊件温度过高产生应力；电弧长度一般是焊条直径的0.5～1.1倍，以保证燃烧稳定：如果采用直流电源，则一般选焊件为负极，以免焊件受热，温度过高。
3)操作工艺要求：一般应遵循“先内后外(先孔内，后机体外侧，再后机体上平面)、短段、断续、分散焊、多层多道(第一层焊完后，用砂轮在整个焊缝上磨去一些焊肉，检查确实不存在气孔、裂纹后再焊第二层；每层先从坡口两侧焊起，后焊中间)、小电流、锤击焊缝的原则
①将整条焊缝分成若干小段，不可连续施焊，每段长度视焊件厚度而定，一般在10～50mm：每段焊完后，应冷却至室温再焊下一段：每个小焊波不要横跨到坡口两侧，这样有利于未焊部分自由收缩，并避免电弧在坡口两侧停留太久。
②焊后金属温度在800℃左右时，应锤击焊缝，使其表面呈麻点状，以松弛焊接应力，清除裂纹和气孔：温度低于300℃时不能再锤击，以免产生冷脆裂纹。
③施焊中以直线划小圈式运条手法为佳，焊缝应与母材呈圆滑过渡，以利于焊缝应力走向。
3.加热减应焊法此方法是不事先加热焊件，而在施焊前和施焊中加热焊件的“加热减应区”，使其不阻碍焊缝的收缩，从而减少内应力，避免产生裂纹。加热减应区可选取一处或多处，其选取原则为：
1)应是阻碍焊缝膨胀的部位。当该部位加热冷却时，使焊缝有获得自由热膨胀和冷收缩的可能。
2)应是与其它部位联系不多且强度较大的部位。
3)自身的变形对其它部位应无很大影响，不至于因它的变形而损坏其它部位。
在选择焊接方法时应注意以下原则：
①针对不同的切削加工性、颜色、强度等选择不同的焊接方法。焊条电弧焊热焊法对于要求质量高、切削加工性好的铸件最适合，焊条电弧焊冷焊法则适宜于机加工的表面及不便于预热的数控机床铸件。
②针对不同的焊件体积、形状、厚度及使用条件等选择不同的焊接方法。对于中小型薄壁零件(如气缸)采用气焊、冷焊、热焊均可，对于较大的零件应采用气焊热焊法二、铸件不同温度加热后颜色焊补铸铁件采用加热减应法，可以减少阻碍补焊区自由变形的约束，使焊缝尽右能自由伸缩，降低焊缝在受热膨胀或冷却收缩时受到的压缩应力或拉伸应力。并且通过加热铸件使焊补时焊补区的温度变化平稳，相应地降低了应力集中现象。因些，加热减应法是焊补复杂铸件避免开裂的有效措施。但是，对铸件加热减应区加热的温度选择非常重要，如果选择不当就很难收到预期的加热减应效果。温度过低起不到减低应力的效果；温度过高将使减应区的金属组织发生变化，从而影响减应区的力学性能，甚至有产生铸件变形的危险。所以，加热减应区的加热温度不能随意选择。
对于复杂结构的铸件加热减应区的温度一般不宜超过650℃。焊前将减应区加热到400℃左右，然后进行焊补，当焊补结束时，迅速加热到650℃左右，利用减应区的塑性变形补偿补焊区的收缩。加热温度可用测温笔测试，也可以凭铸件加热时颜色变化来判断。
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