本机是一种对被加工件不施加大量热量的“冷焊”修复工艺设备,可以为成型模具、热镀压模具、压铸模具、冷作模具和拉伸模具及其它精密金属零件提供一种材料和基材之间为冶金结合的修复方法。
本设备采用可控序列微脉冲电能,逐层将被补材料“点焊”在零件的修补部位,以形成修补涂层,可以修复零件的剥落性损伤、棱角崩损、划沟、冶金缺陷等等。本设备操作方便,可现场修复,修复速度快,无热变性、无软化区,修补层与材料的结合强度高,设备体积小、重量轻,便于携带。
1. 修复大、中、小型机械设备零部件的磨损表面。
2. 恢复大、中、小型机械设备零部件的尺寸精度。
3. 修复零部件及模具的表面划伤、受冲击损伤的凹坑、棱角缺损、黑色金属在冶金铸造中产生的气孔和少量缺陷等。
1.输入电压:220V±10%、50Hz
2.输出峰值电压:0~20V、连续可调
3.负载持续率:50%
4.工件模式:单点和连续两种
5.连续模式工作频率:3~10次/秒,连续可调
6.工作条件:
1) 温度:-10℃~40℃
2) 相对湿度:≤80%(25℃)
3) 大气压力:660~780(mmHg)
7.外形尺寸:
8.重量
1. 加电前准备
(1) 电源开关放于“断”位(向下扳)。
(2) 电压调整旋钮反时针旋到底。
(3) 将手柄引线接到直流输出的红色快速接线头,被修补工件通过紫铜板引线接到直流输出的黑色快速接线头上。
(4) 脚踏开关接头连接脚踏开关插座。
(5) 各处接线需连接牢靠,快速接头及接线柱需拧紧到位。
(6) 插上航空插头,接入220V、50Hz交流电。
(7) 设备外壳应可靠接地,以保证操作者安全。
2. 通电
(1) 确认接线正确。
(2) 接通电源开关,电源指示灯(红)亮。
(3) 调节电压调整旋钮到所需电压,操作时请缓缓升压。顺时针旋转时电压升高,逆时针旋转电压不会立即下降,这时应先将调整旋钮逆时针转到底,踏下脚踏开关作空放电后,再调整电压。
空放电指输出不接负载时,修补功能选择开关置于单点位置,脚踏一次可完成一次空放电。
(4) 关机。关机时需先将电压调整旋钮逆时针转到底,作一次空放电后再关闭电源开关。
3. 母材及修补材料的准备
(1) 补材种类
常用的补材有片材、丝材和金属粉材。常用片材的牌号、厚度及硬度如下:
1#厚0.1~0.2mm HRC20~30
2#厚0.1~0.2mm HRC30~45
3#厚0.1~0.2mm HRC40~50
4#厚0.1~0.2mm HRC50~55
5#厚0.15~0.2mm HRC60
常用丝材的规格及硬度如下:
φ0.1~φ0.5mm HRC20~55
常用粉材的种类及硬度如下:
铁基粉、镍基粉、合金粉(粒度在150目左右),HRC20~60。
(2) 补材的准备
补材的选用,是根据被修件的工况、损伤表面的形状和技术要求确定的,表面磨损或棱角崩损面积比较大的,宜用片材或粉材修补;表面划伤的沟痕,宜用丝材或粉材修补;棱角损伤或凹坑,宜用片材或粉材修补。补材材料应视被修件的使用要求选择,尽量使修复后的零部件(特别是工模具)达到被修件所需的各种物理化学性能,并兼顾考虑补材和基材之间的可焊性要求。
补材选定后要进行一定的表面处理。对于片材和丝材,要严格除去表面的氧化皮或锈斑,常用的方法是用砂布打磨或进行酸洗。对长时间未用或受潮的粉材,要在90~120℃下烘烤,以除去所含的水分。
(3) 母材的补前处理
被修件在修补前一定要清除油污,对待修部位要认真清洗,对待修部位的毛刺、氧化层和疲劳层要细心清除,切勿伤及周边的工作面。清洗的方法可先用柴油清洗,再用清洗剂清洗,最后对待修部位要用丙酮细心擦拭,如果待修表面是剥落或划伤,表面可能有撕裂,遇到此种情况,可先用电极在不使用补片的情况下对待修表面进行加工,通过加工可使待修表面的撕裂合拢,然后再用补材修补。
4. 修补加工工艺选择
(1) 碳钢与合金钢件的修补加工工艺
① 按待修件的技术要求选择修补材料;
② 按待修件表面的形状,准备相应尺寸及形状的补材;
③ 清理待修表面的毛刺、凸点;
④ 对补材及待修部位用丙酮细心擦拭,彻底清除表面油污;
⑤ 待补材干燥后,将补材放置在待修部位;
⑥ 电极压在补材上,工作模式选择开关放在“单点”位置,按下踏脚开关,将补材固定在待修表面上;
⑦ 工作模式选择开关放在“连续”位置上,即可进行补材加工;
⑧ 当第一层补材补好后,用5~10倍放大镜检查,确定没有漏补部位后,然后进行表面修整,将修补表面修整光滑平整,再继续按上述方法放第二层补材,继续进行补材加工,直到将缺陷部位补好后,并留有加工余量,补修工作完成;
⑨ 进行机械加工,使修补面符合使用要求;
此种工艺不是对所有钢件都适合,对焊接性差的钢材需进行试修处理。
(2) 铸铁件的修补加工工艺
修补铸铁件时特别注意补焊前的预处理。
铸铁件的修补,可在清洗后、用电刷镀技术对待修表面进行电净及活化处理后进行,在没有电刷镀设备的情况下,也可进行火焰烘烤,然后再进行修补加工。电净、活化或烘烤的目的是为了清除渗入到铸件内部的油污及表面的碳黑,以提高修补层同基体的结合强度。关于电净、活化工艺规范及操作,请参考电刷镀工艺有关书籍及专著。
火焰烘烤工艺如下:
① 用清洗剂除去表面油污;
② 用喷灯、氧-乙炔火焰枪或焊炝烘烤待修表面,使基体温度达到100~150℃,使基体内部的油污渗出;
③ 用砂布打磨,去掉表面的氧化层、疲劳层和油污;
④ 用丙酮擦拭,干燥后即可进行补焊。
其补焊工艺同上。
(3) 补材加工中,不同补材规格的电压设定
电压提高时,点核直径增大,但电压过高,电弧易击穿片材或丝材。使用φ3mm的电极时,最佳电压为:
0.10mm厚的补片 电压10V
0.15mm厚的补片 电压12V
0.20mm厚的补片 电压14V
使用丝材补焊时,丝材的直径在0.1~
使用粉材补焊时,电压百分值为10V左右。
以上参数仅作参考,具体工作时可适当调整。
(4) 修补机电极的使用方法
采用补片修补时,焊点直径约在 0.60~
图1 修补机电极的使用方法示意图
可以采用单点模式,利用踏板一点一点的修补。这种方法适用于修补面积较小的工件。方法是每踏一次脚踏板放电一次,形成一个点核,然后将电极抬起,放在新的待修点,再踏一次脚踏板,形成第二个点核,如此连续下去,点与点的之间必须搭接好,形成一个修补面。
(5) 棱角的崩损修补加工工艺
对棱角的崩损,首先要按损坏部位的宽度及长度将补片材料剪好,然后按修补加工工艺操作。在修补棱角时一般崩损的面积相对较小,不能用电极的端部,要用电极的圆柱部位,操作方法见图2所示。
图2 棱角的崩损修补加工工艺示意图
每层补片利用电极在滚动时角度的变换,形成一个修补平面,补后的棱角应成弧形,无飞边,如图3所示,然后再进行钳工修复。
图3修补后的形貌示意图
对于精度较高的工件,在修复时,为了保证非修复面不被损坏或烧伤,可利用较大的补片修补第一层,利用补片将待修表面周围的非修理面保护起来,防止电极滑动而烧伤非修理表面。
在修补棱角崩损时,为了防止电极滑动烧伤非修补表面,可将电极加工成矩形,端部加工成弧形,如图4所示。
图4 电极形状示意图
(6) 凹坑的修补工艺
凹坑的修补可采用粉材和片材。
在修补前,先按凹坑直径加工好补片材料,或用粉材补焊,补片直径的大小,对凹坑的修补质量有很大关系。对于较深而直径又较小的凹坑,补片的直径不得大于凹坑直径,每层补片补后,都比较平整,如图5b所示。如果补片大于凹坑的坑直径,修补到最后,凹坑的中间易产生间隙,如图5a所示。在修补凹坑时一般用圆柱形电极,电极的端部是球形,圆柱直径的大小视凹坑的大小而定。