機床導軌面缺陷修復技術的分析與探討
本文通過對機床導軌面缺陷修復的幾種傳統焊補方法的介紹及對各種方法不同特點的分析，確定機床導軌面缺陷修復局限性的存在原因。同時，對一種新出現的鑄造缺陷修復技術及其設備—鑄造缺陷修補機，進行了實踐操作實驗和試棒的顯微組織分析，說明用鑄造缺陷修補機修復機床導軌面缺陷是符合質檢標準的，進一步分析證明了缺陷修補機在鑄件缺陷修復方面是值得推廣的一項新技術。
關鍵詞：機床導軌缺陷修復噴焊（釬焊）電弧焊新工藝鑄造缺陷修補機
1、實驗目的
通過對幾種傳統焊補工藝在機床導軌缺陷處的焊補結果，分析機床導軌修復結果不佳的原因。通過對鑄造缺陷修補機在機床導軌面的修復結果的研究，確定一種確實可行的在機床導軌面上修復的新技術及其工藝，為國家減少能源的浪費，為企業增加效益。
2、傳統焊補工藝的焊補結果及分析
2.1試驗前的準備：
2.1.1缺陷導軌數量：4件，材質HT200-400，每件導軌缺陷數量≥2，每件導軌缺陷處面積S＜1000mm2，深度h＜8mm的缺陷數量不少于2個，S＞1000mm2，深度h＜8mm的缺陷數量不少于2個，熱處理狀態：3件未進行表面淬火，1件已表面淬火。
2.1.2噴焊設備，電弧焊設備，鎳基焊粉F103（C≤0.158.0＜Cr＜122.5＜Si＜4.51.0＜B＜1.7Fe≤8其余Ni＝，鑄鐵焊條：Z308，Z248。
2.2焊補結果及分析
2.2.1噴焊按噴焊工藝執行，將導軌面預熱至150℃以上，完成初步焊粉的噴涂后，將噴涂面加熱至900℃-1200℃以上，使焊粉熔化后形成平整面。由于預熱及加熱時間長，工件受熱面積較大，熱應力較大，比電弧焊更容易產生裂紋，同時線收縮產生裂紋傾向更大。由于裂紋傾向受噴焊時間、噴層厚度等因素影響，缺陷大小受到一定限制，而且焊補的缺陷需清理干凈，由于噴粉中含Fe量比例較高，形成的噴層較電弧焊與母材的顏色更相近。但因具有一定量的Ni，所以無法與母材顏色更接近，焊補后可以進行機械加工。
2.2.2電弧焊：用鑄鐵焊條Z248按相應工藝進行焊補，焊補工藝分兩種，第一種：焊前預熱至550℃-650℃時進行焊補，焊補后保溫5-8小時，第二種：工件焊前不預熱，焊后保溫3-4小時。兩種方法的焊補質量均不容易保證，易出現裂紋、硬點，焊補后不容易進行機械加工。焊條價格便宜。
用鎳基鑄鐵焊條Z308按相應工藝進行焊補，另加熱態錘擊工藝，焊層與焊層之間應停頓冷卻至60℃以下，焊補區少氣孔、裂紋產生，機械加工性良好，結合強度高、無脫落現象，由于機床導軌加工后吸油及焊條吹力的影響，易產生咬邊、形成“焊補痕跡”，另外由于焊條中含有大量的鎳元素，焊補區顏色與母材有很大區別,而且焊條價格昂貴。
2.2.3結果分析傳統的噴焊、電弧焊工藝，焊補后易產生裂紋，工件易受熱變形，容易出現二次氣孔，焊補處金屬顏色與母材差異大是其共同的特點，這也是傳統焊補工藝不能徹底解決機床導軌缺陷修復的根本原因。傳統焊補工藝不適用于可見加工面的修復，適用于非加工面或不可見加工面的修復。部分焊補材料價格較高，焊補質量不容易穩定，要求操作者技術、經驗豐富。
3、鑄造缺陷修補機的焊補效果及分析：
3.1試棒的制作與分析
3.1.1準備一根Φ30×200的試棒，材質為HT250，表面粗糙度為Ra0.8，在表面鉆4-5個Φ5mm深3-4mm的孔，用AKZQB-2000C型鑄造缺陷修補機進行焊補，補材選用0.8#、厚度為0.25mm的金屬片及厚度為0.4mm的HT250鐵屑。
3.1.2將焊補處進行打磨、拋光，制作金相分析試片，金相組織如圖1、圖2。圖1左邊為母材HT250，右邊為0.8#補材，圖2左邊為母材HT250，右邊為HT250鐵屑補材。焊補處未見明顯分界線、過渡區域微小、焊補點附近未見碳化物析出、焊補處金屬組織致密，未見裂紋的產生。結論：宏觀檢測，焊補點附近及整個試棒常溫，焊補點金屬顏色與母材相同，補材為0.8#的焊補點比母材更致密，補材為同材質的焊補點與母材致密度相同，金相組織分析：無裂紋、周邊金相組織未改變、無內應力，未出現硬化、軟化現象。3.2導軌缺陷的焊補效果及分析
3.2.1焊補前的準備：導軌數量：4件；材質：HT200-HT400；熱處理狀態：表面淬火2件，硬度HRC50—56；未進行表面淬火2件，硬度HB170-230，具有Φ1-Φ6mm；深3-4mm缺陷數個。AKZQB-2000C型鑄造缺陷修補機1臺，補材為0.8#、Φ0.8mm的金屬絲及HT200材質的鐵屑。
3.2.2焊補效果及分析：用AKZQB-2000C型鑄造缺陷修補機，補材選用0.8#的Φ0.8mm的金屬絲及HT200的鐵屑，分別對淬火及未淬火的導軌面缺陷進行焊補，打磨、拋光后，宏觀檢測其焊補效果，焊補點金屬顏色與母材相同，無咬邊、無燒痕，焊補點附近及整個制件常溫。用30倍放大鏡及硬度計現場檢測焊補情況，結果顯示：無明顯分界線，焊補點金屬致密、無裂紋、無砂眼，0.8#補材焊補點硬度HB180-220，HT200補材焊補點硬度HB210-240，未淬火導軌面焊補點附近，硬度HB160-210。淬火導軌焊補點附近硬度HRC51-56，未見退火、軟化現象，經探傷劑檢測合格。
3.2.3焊補結論：用鑄造缺陷修補機對缺陷處進行焊補，基體處于常溫狀態，無應力、無裂紋、無咬邊、無焊補痕跡、焊補金屬致密，無退火、軟化現象，無硬點、無硬化，可以進行機械加工，焊補處金屬顏色與母材相同是其最大特點，滿足加工面缺陷修復的質量檢測要求。鑄造缺陷修補機利用電阻生熱原理，將補材瞬間熔化在缺陷處，結合強度高，無脫落可能，焊補點直徑可達Φ1.5mm，每秒鐘完成焊補點次數可達25次，焊片厚度達0.4mm，適用于焊補加工面及非加工面等各類缺陷，焊補時間長短取決于缺陷的大小，成本低且缺陷大的鑄件無焊補意義。補材根據焊補點性能要求可選擇不同材質的絲、片、鐵屑，不是專供材料，獲取方便，價格低微。
4、結論：
傳統的噴焊、電弧焊等工藝，對鑄件的缺陷修復存在著一定的局限性，噴焊的可加工性良好，但易產生裂紋、熱變形、退火等現象，顏色與母體差別太大，結合原理為機械結合，結合強度相對電弧焊低一些。電弧焊的焊補效果與選擇焊條有直接關系，Z308的可加工性及裂紋的不產生性良好，但焊補痕跡及顏色與母體的差異難已消除，且價格高；Z248等普通鑄鐵焊條的可加工性及裂紋的不產性均不良好。傳統焊補工藝中鑄件的焊前升溫及焊后保溫也給大鑄件的焊補造成了一定的不便，總體分析，傳統焊補工藝中的一些問題使鑄件產生的缺陷無法徹底修復，不同的部位，不同的質量要求，應根據實際情況選擇應用。針對機床導軌件的缺陷修復，實驗證明在非加工面上應慎重選擇，加工面上應避免選用。
利用鑄造缺陷修補機對鑄造件的缺陷進行修復是一種新技術，鑄件在修復過程中，不升溫、不變形、無裂紋產生、焊補點金屬致密，不產生硬點、無退火現象，可以進行任何機械加工。補材的選擇不受材質的制約，通過不同材質補材的選擇，可以達到焊補點性能、顏色與母體上的統一。補材與母體為冶金結合，結合強度高，不會產生脫落，焊補質量符合鑄件產品的質檢標準，是值得廣泛推廣的一種新技術，針對機床導軌的缺陷修復，實踐證明可以廣泛應用，能滿足其質檢標準的要求。但鑄造缺陷修補機的焊補過程為Φ1.5-Φ1.2mm焊補點反復熔化堆積的過程，在大面積缺陷修補過程中，修復效率是制約其廣泛推廣應用的唯一因素。
根據鑄件具體情況，一定范圍內大小的缺陷可直接應用鑄造缺陷修補機進行焊補，對于大缺陷，我們同時推薦傳統焊補工藝與鑄造缺陷修補機的復合應用，即利用鑄造缺陷修補機解決傳統焊補工藝中所出現的表面裂紋，表面可加工性及顏色差異等問題，使廣大鑄件具有可焊補的意義，最終徹底解決鑄件缺陷的修復問題。總之，正確應用、推廣鑄造缺陷修補機修復鑄件缺陷，在減少由于鑄造缺陷而造成的廢品重熔、為企業增加經濟效益、為國家降低能源消耗方面具有現實的意義！