王海平 曹恒成 姜霄云

中国重汽（香港）有限公司济南铸锻中心 山东济南 250200

目前，用于损伤件主要挽救措施有焊补、刷镀、熔敷等，采用电焊机焊补是最常用的方法。电焊机是铸造厂常用设备，原理是利用电极两极的瞬间短路从而产生引燃电弧，引燃电弧产生的高热熔化焊条、焊材，从而达到使它们结合的目的。电焊机操作简单、体积小、使用方便，且环境适应能力强、焊补速度快、焊补后焊缝结实，比较适合于大面积的焊补工作。但是电焊机也有自身的局限性：

（1）从操作上讲：电焊机在使用的过程中周围会产生特殊的磁场、引燃电弧燃烧时会产生大量辐射，辐射弧光中包括红外线、紫外线等，同时还会产生金属蒸汽、烟尘等有害物质，所以在操作电焊机时操作人员必须要有足够的防护措施，鉴于电焊机高温、高热、高电压的危害性也需要专门的焊工进行操作。

（2）从工艺来说：由于焊材间焊缝在焊补过程中存在结晶、偏析及氧化等反应，易产生内应力，焊接后焊缝位置容易开裂，或者产生热裂纹和冷裂纹。同时由于操作人员操作手法的不同、焊材选材等问题，焊缝间也容易产生气孔、夹渣等二次缺陷；通过电焊机焊补的焊材在焊点位置的硬度一般过高，还需进行退火热处理才可以满足加工要求。

从这两方面来讲就决定了电焊机只能用于修补一些粗糙的铸件，如果需要修补相对精密的铸件，则焊补前需要进行预热处理，焊后需要退火处理，焊补工艺相对比较繁琐、成本也大幅度提升。

刷镀工艺也被称为涂镀工艺或者无槽电镀。其原理本质上属于电化学加工中电镀工艺的范筹，刷镀工艺是利用电场的作用，使电镀液中的金属离子沉积、镀覆到阴极上去的加工过程，其具体过程是利用一个同阳极连接并能提供电镀需要的电解液的电极，在作为阴极的铸件上缓慢移动、进行选择性电镀。工艺流程按顺序大致分为：铸件表面清磨、刷镀前工装与电流设置、电净处理、活化处理、刷镀层、镀后处理等七个步骤[1]。

①铸件表面清磨：铸件的缺陷位置即需要刷镀位置的表面应该在刷镀前清磨到需要的表面粗糙度要求，即使用电磨等清磨工具去除缺陷位置上的氧化层、渣子、砂子等杂质，以达到均匀镀层的目的，同时若铸件缺陷周围有油孔、键槽等，则需采用软木、胶木等不易磨损铸件的材料进行有效遮盖。

②刷镀工装与电流的设置：连续刷镀过程中，一般把需刷镀铸件专用的工装固定在刷镀设备上，同时刷镀笔也用工装夹紧后，再调整设备的运行速度符合刷镀要求的速度、调整刷镀所需电流量；按刷镀液种类的不同，配备不同的刷镀笔，并按实际操作需求配备好各种材料和其他辅助工具。

③电净处理：铸件缺陷表面再使用一般溶剂进行清洗后仍会残留薄薄的一层油膜，刷镀前使用电净液通电以刷镀笔全面涂刷，解离残留油膜，再经乳化或皂化达到去除油膜的目的；油膜去除后，再用清水清洗表面使水膜均匀覆盖铸件表面，以无干斑最佳[2]。

④表面活化处理：表面活化处理是使用专用刷镀笔配备活化液，在设备通电状态下涂抹铸件缺陷表面，通过电化学反应以及产生气泡的机械剥离作用除去铸件缺陷表面的氧化膜，以铸件缺陷表面出现原金属光泽或者无花斑为佳。

⑤刷过渡层：铸件缺陷表面经活化工序后，立即进行过渡层刷镀处理，专用刷镀笔接正极，铸件为负极，刷镀液预热至50℃为佳。

⑥刷镀工作层：工作层大小由铸件工作条件决定，按铸件刷镀层的厚度不同选择不同的组合镀层。首先将刷镀层厚度储存于计数器中，按所用刷镀液选择刷镀所需的电压、相对运动速度，启动前刷镀液预热至50℃，后启动电源开始并工作层刷镀。

⑦镀后处理：缺陷位置刷镀结束后，用清水清洗铸件缺陷表面，再使用清磨工具清除刷镀后残余毛刺、残余边角，清磨完毕后刷镀工作完成。

（3）熔敷工艺挽救铸件通常采用激光熔敷，即利用高能量密度的激光束对添加在铸件缺陷位置的熔敷材料进行辐照，使之于缺陷位置表面同时熔化并快速凝固，在铸件缺陷位置形成与本体熔融连接的熔敷层，进而保证铸件缺陷得以填充，缺陷部位的力学性能达到本体要求，然后通过加工打磨的方式，达到铸件尺寸精度。熔敷修复具有以下的几条特性：

①熔敷层与基体形成熔融结合，结合处强度与原计划强度基本一样。

②铸件本体材料在激光熔敷过程中仅表面微熔，厚度为0.05-0.1mm；铸件本体热影响区小，为 0.1-0.2mm 左右。

③熔敷层与铸件本体无粗大的晶体组织，熔敷层以及与铸件结合处组织致密、晶粒细小且无孔洞、无夹渣、裂纹等缺陷[3]。

④由于激光熔敷过程中铸件本体升温不到80℃，因此铸件本体也不会出现热变形、产生热应力。

⑤熔敷技术可控性好，可实现自动化控制。

⑥熔敷层组织由底层、中间层及面层组成的各具特点的梯度功能材料，底层具有与基体浸润性好，结合强度高等特点；中间层具有一定强度和硬度，抗裂性好等优点；面层具有抗冲刷、耐磨损和耐腐蚀等性能；使修复后的设备在安全性及使用性能上更加有保障。

⑦解决了传统电焊、氩弧焊等热加工过程中产生的热变形、热疲劳损伤等一系列问题，同时也解决了传统电焊、喷涂等冷加工工艺敷层与本体结合强度差的矛盾。因此在工业中越来越受到重视，在其它类似的重要的进口设备部件修复中也得以应用。

⑧激光作为一种强力、非接触、清洁的热源进入加工领域以来，解决了许多常规方法无法加工和很难加工的问题，极大地提高了生产效率和加工质量，因而被称为未来制造系统的加工手段。

目前，我国工业化水平在迅猛提高，所需铸件的品质也越来越高。损伤铸件如果不能采用合理的方式进行修复，只能报废，因此造成的经济损失将严重影响企业的生产效益。铸造企业要及时掌握各种的修复技术，针对铸件面对的不同市场，选择最佳的修复方案，最终实现铸件损伤缺陷的合格修复，变废为宝，最大程度的实现企业利润的最大化。