铸件缺陷如何修复？

【编者按】随着世界经济的发展，我国成为铸造强国，铸造生产要必须走优质、高效、低耗、清洁的可持续发展道路。根本的方法是：铸件由低附加值产品向中、高档铸件发展。这要求必须提高整个铸造的技术水平，但是铸造技术水平是一个系统工程，受制于现实的情况，短期内很难得到大幅度的提高。当务之急是降低铸件的废品率，由此铸件的修复效益已经越来越被企业看重，即使是技术实力雄厚的知名外资企业和国有大型企业也纷纷采用铸件修复的方式来弥补现有铸造技术的不足。各企业在挽救缺陷铸件方面因各自情况往往采取不同的方式。

一、铸造行业的现状分析(成品率修补的比率)

目前我国的铸造工业的生产规模，铸件的产量品种，都已经处于世界前列。雄厚的工业基础为众多行业提供了大量的铸件(毛坯和零件)。

近年来，我国的铸造工业已进入到厂点多、产量大、门类齐全的世界铸造大国行列，同时我国铸件出口增长较快，仅今年1-3月份我国铸钢件、铸铁件产量分别达到2,469,140吨，1,040,613吨，同比增长13.32%，12.54%。出口产品也由简单件进展到要求较高的形状复杂的铸件。但与美、日、德、法等铸造强国相比，还有相当的差距。

主要表现在，我国的铸件以“老”“　大”“　黑”“　粗”而出名，主要原因在于我国铸造业存在废品率较高的现象。我国普通铸铁件的废品率约为10%左右，复杂件、高档件在10%到15%左右，铝合金压铸件在8%到10%左右。同时缺陷主要集中在铸件表面或内部出现的气孔、砂眼等。其中80%左右的缺陷都是可以通过修复来挽救的。导致缺陷原因很多，在工艺安排、材料选择、铸造模具设计与制作、浇注成型等过程中，如果不能科学和严谨的设计与执行，都将导致废品率的出现和提高。

二、修补情况及设备分析

1、铸工胶水：

它是企业修补铸件的本能的选择，最主要的特点是简单，方便，价格低廉，对员工要求不高。但是这种方式只适合粗放的铸件，一般修补处不能进行后续加工，且结合强度硬度很低。这样的工艺只适合简单粗放的铸件，或者是附加值比较低的铸件。　随着铸造工业的发展，铸工胶水越来越不适应客户的要求，

2、焊补：

几乎所有的铸造厂家都选择焊补来解决生产中遇到的铸造缺陷。铸件焊补修复就是采用焊材一般与铸件材质相匹配了金属填充料，从而达到母体所要求的基本机械性能标准。这需要焊补方式多样;焊补方法简单;焊补效率高，焊补成本低，焊补对环境污染小，并且焊补之后后续处理简单，只有这样才能被铸造厂家所接受认可和信赖。目前市场上，铸件焊补所得焊机种类比较多，大体有以下几种：

2.1、电焊机

电焊机是铸造厂必备的设备，它是利用电极两极在瞬间短路时引燃电弧，利用产生的电弧来熔化电焊条和焊材，冷却后来达到使它们结合的目的。是最传统的焊接方式，一般常用于铸铁、铸钢件焊补，或者是一些传统的焊接焊补。

优点：适合在干燥的环境下工作，不需要太多要求，体积相对较小，操作简单，使用方便，速度较快，焊接后焊缝结实，适合大面积的焊补焊接。可以瞬间将同种金属材料(也可将异种金属连接，只是焊接方法不同)永久性的连接，焊缝经热处理后，与母材同等强度，密封很好。

缺点：电焊机在使用的过程中焊机的周围会产生一定的磁场，电弧燃烧时会向周围产生辐射，弧光中有红外线，紫外线等光种，还有金属蒸汽和烟尘等有害物质，所以操作时必须要做足够的防护措施，且需要专门的电焊工进行操作。不适合于高碳钢的焊接焊补，由于焊缝金属结晶和偏析及氧化等过程，内部有应力，焊后容易开裂，产生热裂纹和冷裂纹。内部容易产生气孔、夹渣等二次缺陷;焊点上硬度过高，一般还需要退火热处理才可以满足加工要求。这就决定了电焊机只能修补一些比较粗糙的铸件，即使修补精密的铸件，需要预热，焊后需要退火处理，焊补比较繁琐。这需要更高级的焊补设备弥补它的不足。

2.2、氩弧焊：

氩弧焊又称氩气体保护焊。　就是在电弧焊的周围通上氩弧保护性气体,将空气隔离在焊区　之外，防止焊区的氧化。

精密铸件(合金钢，不锈钢精铸件)，铝合金压铸件多采用氩弧焊机焊补。部分模具制造和修复厂家，也采用该焊机修复模具缺陷。

优点：焊补效率高，精度较电焊机高。焊丝种类较多，不锈钢、铝合金产品上应用最广。可用于焊接，强度姣高。

缺点：　氩弧焊因为热影响区域大,因D对铸件冲击过大，熔池边线有痕迹。焊补钢件有硬点。由于热影响，焊补有色铸件或薄壁件时，易产生热变形。操作技术要求较高。工件在修补后常常会造成变形、硬度降低、砂眼、局部退火、开裂、针孔、磨损、划伤、咬边、或者是结合力不够及内应力损伤等缺点。尤其在精密铸造件细小缺陷的修补过程在表面突出。氩弧焊与焊条电弧焊相比对人身体的伤害程度要高一些，氩弧焊的电流密度大，发出的光比较强烈，它的电弧产生的紫外线辐射，约为普通焊条电弧焊的5～30倍，红外线约为焊条电弧焊的1～1.5倍，在焊接时产生的臭氧含量较高，因此，尽量选择空气流通较好的地方施工,不然对身体有很大的伤害。这就要求氩弧焊需要在专门的场所，需要专门的人员操作，大大降低了其灵活性。

三、冷焊修补

冷焊机：能够在瞬间(ms级)将焊接能量释放于某个极小范围(<1平方毫米)，使补材完全熔接于工件上。焊补过程中工件产生热量极小，工件整体上处于常温状态，因此可以避免传统焊接的变形、裂纹、变色等缺点。经过几年的发展，焊机应用方向和技术都得到了很大的发展，已经在修复市场占有很大的份额。

按照冷焊机产品分类有：贴片机和传统电火花堆焊修复机。

1、贴片机

采用瞬间高频放电原理将焊片(钢铁薄片、粉末、焊粉或加工废削)(0.05-0.20mm)通过高频放电粘贴到工件表面或填充到缺陷处(如砂眼)，每次粘贴厚度最大等同与焊片厚度，焊接质量取决于放电是否均匀。适合于工件磨损，加工超差修复。优点是修复后的铸件色差小，基本不产生内应力，无变形咬边，焊后修复量小，可以直接进行加工。

缺点：焊补的速度很慢，通常2mm的孔需要3-5分钟，不适合大规模的修补;修补之后的硬度低，一般只能在HB150左右，对高硬度的铸件只能望洋兴叹;结合度低，由于补材是附着在工件上面，一般车床铣床之后容易脱落;焊后光洁度较低，对于加工之后有光洁度要求的铸件有心无力，由于其经常使用铜棒接触补材，难免出现铜屑或小的气孔麻点，只能修补一些加工要求不太高的铸件

2、传统电火花堆焊修复机

采用火花瞬间高频放电原理，将镍基焊材或者专用焊材离子态之后瞬间作用于工件表面，使焊材和工件以冶金方式熔合为一体。工件表面在整个焊补过程中产生热量极小。焊枪采用旋转电极，焊丝直径从1.6-3.0mm不等。适合于铸造缺陷的修复。且该机器在功率与放电频率的设置上，可以做到表面涂覆强化。可修补钢铁、铜、铝等各类金属。

优点：安装方便，操作简单，一般人员稍加培训即可操作。焊补强度高，焊补部位无退火、无裂纹、无变形、无内应力产生，焊点处不会产生加工硬点，修补速度相对于贴片机来说比较快，修复的精度比较高，且可以通过X光探伤、渗透、拉伸等测试。已经为众多的铸造厂家接受和使用。另外，在模具修复方面也有部分的使用价值。

缺点：速度慢，2mm的铸铁需要3分钟左右。对应焊材少，铸铁件只能用镍基焊材(300左右/公斤)焊补成本高，并且焊材的使用率只能达到80%。色差相对来说比较大，结合度低，由于其原理是高频放电，也就是颗粒化堆焊上去的，结合相对于氩弧焊来说是比较低，对有色金属生铁件致密性较差。光洁度不高，对于高光洁的铸件不能达到要求。再者由于传统冷焊机的设计原理，功率一般在2000w左右，内部电子元件是裸露的，在铸造车间这个环境下，机器经常出故障，尤其是电极枪(气电分开，极易损坏)，既浪费能源又不适合铸造厂家大规模的修补要求。

3、ESD-05高效、一机多用型的火花堆焊修复机

ESD-05采用独特的斩波软开关技术，输出控制精确除了具有传统冷焊机的操作方便，常温焊补，焊补之后手可触摸无内应力产生，可以直接进行车磨刨铣各种加工的特点之外。其独特之处：

3.1、输出控制精确，内部一体化设计，电子元件封闭式布置，独特的主板结构设计，这样避免了传统电火花电焊修复机常见的故障，电极枪采用气电一体化散热式设计，大大降低了故障率。又结合了WS焊机的原理特点，采用半熔焊(离子转换加“颗粒”化转换)方式，故ESD-05高能电火花堆焊修复机虽只600W的功率，但焊补的速度、效果却是传统电火花电焊修复机2000W的数倍。需要特别指出的是：电火花电焊修复机不是传统的电焊机，速度和效果不是以功率来决定的，关键在于内部系统的优化设计。

3.2、焊材适用范围广，普通的电焊条去掉药皮直接使用如308，208，303，506等，有色金属的氩弧焊条电焊条甚至其本体材料制成的焊条都可以使用。这样大大降低了铸造厂家的使用成本和人力成本。

3.3、焊补速度快，2mm的铝合金只需要10s，2mm灰铁只需要1分钟。由于ESD-05采用的是单点输出能量高，焊材的每一个单点以熔融的状态结合到基体，形成冶金结合，产生极强的结合结合度高(半融焊性质)，尤其是克服了传统的电火花焊补之后致密性差的问题，这大大提高了铸造厂家的修补效率。

3.4、高含量镁合金、铜合金的焊补结合度低的难题，它们通常认为是不能焊补的。由于ESD-05采用的是瞬间的高能量输出，有效的解决了铜铝等高导电率金属的焊补，克服了普通点火花堆焊结合不牢的缺点。

3.5、球铁、灰铁焊补后磷化的色差问题一直是一个难题，由于ESD-05可以采用多种焊材，我们已经找到了一种焊材，能使灰铁球铁焊补之后，磷化无色差或者色差较小。同样也能使灰铁件焊补后经过磨床或铣床无色差或者色差较小，也可以使用油石打磨。

3.6、缺点：效率仍然不如电焊机，氩弧焊机。

ESD-05高效、一机多用型的火花堆焊修复机以其突出的优势使人们更青睐于选择之。

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