一種鑄造鋁合金材料的低熱量斷續(xù)脈沖冷補(bǔ)修復(fù)方法
【專利摘要】一種鑄造鋁合金材料的低熱量斷續(xù)脈沖冷補(bǔ)修復(fù)方法，其特征在于：電流為斷續(xù)脈沖電流，調(diào)節(jié)范圍為0～220A，脈沖間隔為1～10s，占空比為5％～15％，應(yīng)用Te為活性劑，采用氬氣保護(hù)，氬氣流量為5～12L/min。本發(fā)明可用來(lái)常規(guī)焊接不宜應(yīng)用的鑄造鋁合金材料。
【專利說(shuō)明】一種鑄造鋁合金材料的低熱量斷續(xù)脈沖冷補(bǔ)修復(fù)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鑄造鋁合金材料的斷續(xù)脈沖冷補(bǔ)修復(fù)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 鑄造鋁合金具有密度小、加工性能好、導(dǎo)電性好、價(jià)格適中等特點(diǎn)，在電力、電信線 纜、航空、航天、艦船等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。另外，此類合金鑄造性能良好，流動(dòng)性強(qiáng)，收縮 率較低，吸氣傾向小，氣密性良好，熱裂傾向小，高溫力學(xué)性能好，被廣泛用做電動(dòng)機(jī)殼體、 變速箱箱體、汽缸體等零部件。目前，鑄造鋁合金零部件在使用過(guò)程中，極易出現(xiàn)磨損、腐 蝕、溝槽、劃傷、凹坑等失效，對(duì)此缺乏行之有效的應(yīng)急快速焊修方法，降低了使用壽命，在 很大程度上制約了鋁合金零部件快速維修保障技術(shù)的發(fā)展和水平的提高。
[0003] 自從20世紀(jì)90年代以來(lái)，不斷涌現(xiàn)出一些新的焊接技術(shù)和手段，如活性焊接法、 激光-電弧焊、電子束焊等，這些技術(shù)具有以下突出的特點(diǎn)：（1)生產(chǎn)效率高；(2)焊接過(guò)程 穩(wěn)定；（3)易于實(shí)現(xiàn)焊接自動(dòng)化，應(yīng)用領(lǐng)域廣。因此，這些技術(shù)在鋁合金零部件制造及維修 中得到了廣泛應(yīng)用，使鋁合金零部件的制造及維修水平邁上了新的臺(tái)階。但是，采用以上焊 接方式，在鑄造鋁合金表面極易被氧化生成A1203薄膜，此氧化膜熔點(diǎn)高、結(jié)構(gòu)致密，焊接 時(shí)難以破碎，并且焊后容易產(chǎn)生氣孔、夾雜、裂紋等缺陷，降低了力學(xué)性能。采用普通脈沖 氬弧焊，由于焊修過(guò)程中熱輸入較大，焊修后零部件中存在較高殘余應(yīng)力，易使工件出現(xiàn)變 形，不能充分發(fā)揮材料的性能。對(duì)于激光-電弧焊、電子束焊，設(shè)備昂貴，一次性投資大，而 且這些技術(shù)設(shè)備體積大，攜帶不方便，工作環(huán)境要求高。
[0004] 采用斷續(xù)脈沖焊接技術(shù)，調(diào)節(jié)交流脈沖氬弧焊的工藝參數(shù)，減少過(guò)多的能量輸入， 能夠使焊修材料和工件迅速熔結(jié)在一起，達(dá)到冶金結(jié)合。采用控制占空比的方式來(lái)調(diào)節(jié)電 源的能量輸入，致使焊修過(guò)程有一個(gè)短暫的冷卻過(guò)程，熱量累積較少，整個(gè)熱影響區(qū)的溫度 上升比較平緩，基體溫度較低，修復(fù)層所形成的晶粒比較細(xì)小，有效地減小了薄壁類零件 修復(fù)時(shí)產(chǎn)生的形變。同時(shí)在焊修過(guò)程中有氬氣在電弧周圍形成氣體保護(hù)層，防止了空氣對(duì) 鎢極、熔池及鄰近熱影響區(qū)的不利影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明研制一種面向鑄造鋁合金鋼材料的斷續(xù)脈沖冷補(bǔ)修復(fù)方法，它解決了當(dāng)前 常用鋁合金修復(fù)工藝（如活性焊接法、激光-電弧焊、電子束焊等）對(duì)鑄造鋁合金鋼材料零 部件修復(fù)時(shí)產(chǎn)生的系列問(wèn)題。本發(fā)明的修復(fù)方法是：在斷續(xù)脈沖冷補(bǔ)修復(fù)過(guò)程中，通過(guò)調(diào)節(jié) 占空比等工藝參數(shù)，由主機(jī)電源輸出脈沖信號(hào)，自制的送絲機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)精確送絲，氬氣由保護(hù) 氣體裝置輸送；脈沖將保護(hù)氣體氬氣擊穿，形成電弧，并通過(guò)儲(chǔ)存于電容器中的電能在瞬間 通過(guò)脈沖電弧的形式釋放于鎢極與工件之間，再利用鎢電極與工件間產(chǎn)生的高能穩(wěn)定脈沖 電弧熱快速熔化母材和填充焊絲，使其迅速熔結(jié)在一起，達(dá)到冶金結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)工件表面 尺寸的修復(fù)。其具體參數(shù)指標(biāo)為：脈沖電流調(diào)節(jié)范圍為〇?220A，脈沖間隔為1?10s，占 空比為5%?15%，應(yīng)用Te為活性劑，采用氬氣保護(hù)，氬氣流量為5?12L/min。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006] 圖1為斷續(xù)交流脈沖冷補(bǔ)技術(shù)原理示意圖。圖2為斷續(xù)交流脈沖電源波形圖。圖 3為焊修后的修復(fù)層組織形貌圖。
[0007] 圖中：1為斷續(xù)交流脈沖，2為斷續(xù)時(shí)間。

【具體實(shí)施方式】
[0008] 采用斷續(xù)脈沖焊修電源，并配用相應(yīng)的送絲機(jī)構(gòu)。試驗(yàn)時(shí)，焊槍及送絲嘴利用一套 特制的二維夾具固定垂直于直線自動(dòng)控制工作臺(tái)的正上方，此二維夾具可以在一定的空間 內(nèi)獨(dú)立的調(diào)整焊槍和送絲嘴的水平及堅(jiān)直方位。焊接之前，先將自動(dòng)控制工作臺(tái)調(diào)至水平， 并將工作臺(tái)清理干凈；再將清洗后的基體水平置于工作臺(tái)上。調(diào)整二維夾具，確保焊槍的鎢 極頭與從送絲嘴處送出的焊絲處于同一平面內(nèi)。堅(jiān)直方向移動(dòng)焊槍至距基體3mm處，即確 保電弧長(zhǎng)度為3mm且固定不變。修復(fù)過(guò)程中，固定焊槍及焊絲位置不變，工作臺(tái)做水平運(yùn)動(dòng) (即相當(dāng)于工件固定不動(dòng)，焊槍及焊絲水平移動(dòng)）。啟動(dòng)水平工作臺(tái)，先燃弧，后送絲；修復(fù) 至一定長(zhǎng)度后，停止送絲，再熄弧，最后停止工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)。
[0009] 圖3是工藝參數(shù)為電流190A，占空比分別為10 %和0,脈沖周期5. 0s，焊接速度 0. 8mm/s，送絲速度5mm/s，氦氣流量10L/min時(shí)，所得的修復(fù)層顯微組織形態(tài)。由圖3可看 出：修復(fù)層是典型的鑄態(tài)組織；修復(fù)層晶粒都是由等軸晶組成，并且晶粒較為細(xì)小致密，晶 界增多。這是由于晶粒的大小主要是通過(guò)控制凝固過(guò)程中的形核率和長(zhǎng)大速度來(lái)實(shí)現(xiàn)的， 晶粒的大小隨形核率的增大而減小，而使晶粒細(xì)化的主要途徑是增加過(guò)冷度，提高凝固過(guò) 程的冷卻速度。在焊修過(guò)程中，由于焊絲吸收了大量的熱量而熔化，同時(shí)在每個(gè)脈沖過(guò)程中 存在間隙，而且存在保護(hù)氣的冷卻作用，同時(shí)鋁合金導(dǎo)熱系數(shù)大，散熱快，促進(jìn)了修復(fù)層金 屬的快速凝固結(jié)晶，從而導(dǎo)致了修復(fù)層的晶粒細(xì)化。
【權(quán)利要求】
1. 一種鑄造鋁合金材料的低熱量斷續(xù)脈沖冷補(bǔ)修復(fù)方法，其特征在于：電流為斷續(xù)脈 沖電流，調(diào)節(jié)范圍為0?220A，脈沖間隔為1?10s，占空比為5%?15%，應(yīng)用Te為活性 齊U，采用氬氣保護(hù)，氬氣流量為5?12L/min。
2. 按照權(quán)利要求1所述鑄鋁合金材料的低熱量斷續(xù)脈沖冷補(bǔ)修復(fù)方法，其特征在于： 電流為斷續(xù)脈沖電流，調(diào)節(jié)范圍為170?210A，脈沖間隔為3?7s，占空比為8%?12%， 應(yīng)用Te為活性劑，采用氬氣保護(hù)，氬氣流量為8?llL/min。
【文檔編號(hào)】B23K9/28GK104107974SQ201310130663
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2013年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月16日
【發(fā)明者】楊軍偉, 孟令東, 滕家緒, 沈維, 張慶, 唐修檢, 王一波, 霍曉靜, 王望龍, 殷鳳良, 孔鋒, 譚俊, 臧艷 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍裝甲兵工程學(xué)院