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                      鋁合金缺陷修復新工藝  船用鋁板
                      
			 
	
                      發(fā)布時(shí)間：2021-08-20
                      
			 
	
                      1、概述
                      
                      　　
                      
　　批量生產(chǎn)的低壓薄壁容器，零件大部分采用ZL115壓差鑄造毛坯。雖然鑄件經(jīng)過(guò)X光探傷檢測，但是由于結構特征的限制和鑄造缺陷的大小與分布的敏感方向不同，有些缺陷在X光片上不能明顯呈現出來(lái)，常常在機械加工之后發(fā)現，有些直徑微小的穿透性氣孔只能在壓力試驗之后發(fā)現。這嚴重影響到產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)進(jìn)度，甚至造成巨大經(jīng)濟損失。一些常規焊補方法均不能很好地滿(mǎn)足技術(shù)要求。為了驗證該項新工藝對解決鑄鋁零件機加后所出現的密封性和外觀(guān)缺陷修復的有效性，尋找出一種鑄鋁件缺陷修復新途徑，我們進(jìn)行了大量工藝試驗和必要的檢測，并形成一套正確的鑄鋁件缺陷修復工藝規程。
                      
　　
                      
　　2、金屬表面修補機的缺陷修復機理
                      
　　
                      
                      　　由于鋁及其合金的化學(xué)活潑性很強，表面極易形成氧化膜，且多屬于難熔性質(zhì)(如Al2O3的熔點(diǎn)約為2050℃，MgO的熔點(diǎn)約為2500℃)加之鋁及其合金導熱性強，焊接時(shí)容易造成不熔合現象。由于氧化膜比重同鋁的比重極其接近，所以也容易成為焊縫金屬的夾雜物。同時(shí)鋁及其合金的線(xiàn)脹系數大，導熱性又強，焊接時(shí)容易產(chǎn)生翹曲變形。這是鋁及其合金焊接時(shí)頗感困難的問(wèn)題。目前熔化焊中較常用的氬弧焊是靠“陰極霧化”作用，將氧化膜破碎，在氬氣的保護下，使氧化膜不能重新產(chǎn)生。但是在焊接熱處理強化處理后的鋁合金時(shí)，近縫區存在強度大大削弱的現象，也不可避免的會(huì )產(chǎn)生翹曲變形。金屬表面修補機主要用于修復鑄造缺陷，它有逆變式高頻+脈沖電源、可使焊絲高速旋轉的焊槍和控制部分組成。其修復缺陷的機理為：利用高頻+脈沖電壓將氣體擊穿形成等離子氣，從而產(chǎn)生溫度可達6000℃以上的電火花，電火花將可熔性旋轉電極(即焊絲)瞬間(10-5—10-6秒)和與其接觸的母材同時(shí)熔化，依靠瞬間高溫和旋轉焊絲與母材的機械摩檫及旋轉電場(chǎng)力的綜合作用，使氧化膜破碎，在氬氣的保護下，使氧化膜不能重新產(chǎn)生，從而完成焊絲與母材的冶金結合。由于電火花作用時(shí)間短，與焊絲直接接觸的母材局部熔化，鋁的導熱性很好，瞬間將輸入的熱量擴散并散失到空氣中，基體幾乎不產(chǎn)生溫升，從而基體不會(huì )變形，精密鑄鋁件機械加工后進(jìn)行缺陷的修復，而不會(huì )影響尺寸精度。修補后表面經(jīng)過(guò)修銼打磨或機械加工，外觀(guān)可以和基體保持一致。
                      
　　
                      
　　3、修補實(shí)驗材料：
                      
                      　　
                      
　　ZL115熱處理狀態(tài)：淬火+不完全人工時(shí)效焊絲：S311標準鋁硅焊絲試樣形式：試板開(kāi)槽、開(kāi)孔后用鑄鋁缺陷修補機進(jìn)行修補后制取金相試樣。
                      
　　
                      
　　4、金相組織及分析
                      
                      　　
                      
　　用氬弧焊焊接經(jīng)熱處理強化鋁合金時(shí)，焊接熱影響區大致可分為下列幾個(gè)組織區域：1)半熔化區(容易產(chǎn)生過(guò)燒的區域)；2)不均勻固熔體區(固熔體局部分解的粗晶粒區域)；3)軟化退火區(過(guò)時(shí)效區域)。合金在半熔化區中的狀況對焊接接頭的性能影響較大。焊接結構的強度基本上就取決于半熔化區的組織變化。半熔化區如果產(chǎn)生過(guò)燒現象，不僅更加促使在此部位形成熱裂縫，而且大大降低接頭的強度及塑性。熱處理強化鋁合金接頭在靜拉力試驗時(shí)，往往是沿著(zhù)半熔化區發(fā)生斷裂。合金在半熔化區中的強度不大于合金焊前強度的50-70℅。在半熔化區之后的不均勻固熔體區，其特征是：合金元素在晶粒周?chē)a(chǎn)生不均勻的集中，晶粒比較粗大。在不均勻固熔體區之后的軟化退火區，容易產(chǎn)生粗大晶粒和厚度相當大的網(wǎng)狀第二相夾雜物。金屬表面修補機在進(jìn)行鋁及其合金的缺陷修復時(shí)，由于加在焊絲和母材之間的是瞬時(shí)脈沖電流產(chǎn)生瞬時(shí)超高溫，使焊絲和母材瞬時(shí)熔化瞬間結晶，它沒(méi)有連續存在的熔池，母材幾乎不產(chǎn)生溫升，從而不存在熱影響區。它的近縫區僅僅存在一個(gè)半熔化區。很顯然，在半熔化區內不會(huì )產(chǎn)生過(guò)燒現象，母材的金相組織沒(méi)有明顯變化。
                      
　　
                      
　　5、實(shí)際工件鑄造缺陷修補：
                      
　　
                      
                      　　有一個(gè)ф540、壁厚6毫米的鑄鋁殼體在作0.3MPa氣密試驗時(shí)發(fā)現漏氣。在缺陷部位鉆ф6mm深3mm孔，進(jìn)行缺陷修補。焊補參數：頻率600HZ、占空比45%、輸出幅度41%、轉速79%，該殼體先后作10次0.3MPa氣密和0.9MPa外壓強度試驗，未發(fā)現有滲漏現象。
                      
　　
                      
　　6、結果及分析
                      
                      　　
                      
　　結果顯示，該新工藝在修補時(shí)不像一般的熔焊形成熔池，它是靠電火花將旋轉電極即焊絲熔化，同時(shí)母材與焊絲接觸部分產(chǎn)生局部熔化形成熔融金屬的冶金結合。焊縫是非常細小的樹(shù)枝晶狀鑄造組織，基體也是鑄造組織，兩者的差別在于結晶方向不一樣。根本不存在熱影響區對母材強度的削弱。由于母材所產(chǎn)生溫升極小，半熔化區沒(méi)有過(guò)燒現象，晶粒細小，不存在氬孤焊中所出現的不均勻固熔化區和軟化退火區，不會(huì )出現熱裂縫及強度、塑性下降的現象，由于此種焊補工藝不存在熔池，熔融的金屬瞬間熔化、瞬間結晶，時(shí)間非常短(μms級)，盡管有瞬時(shí)高溫，也不會(huì )引起母材盡寸精度的變化，但是由于熔敷金屬是一片一片熔化，一片一片結晶凝固，片與片之間能否致密結合與操作者的作業(yè)技巧有一定關(guān)系。
                      
　　
                      
　　7、結論
                      
                      　　
                      
　　根據以上結果及分析以及我們以前做的拉伸及硬度實(shí)驗的數據結果，證明制件在焊補過(guò)程中，不升溫、不變形，基體強度削弱程度微小，符合有關(guān)國家標準，焊補點(diǎn)金屬致密，無(wú)燒痕，補材與母材宏觀(guān)一致。我們認為采用這種焊補方法進(jìn)行鑄鋁缺陷修補是完全可行的，我們有充分的理由將這種修補方法定義為一種新型的熔焊方法，這種新型的熔焊方法，具有極其廣闊的推廣應用前景。
                      
　　
                      
5083船用鋁板作船板優(yōu)勢
                      
5083鋁合金是高鎂合金,在不可熱處理合金中強度良好，耐蝕性、可切削性良好。陽(yáng)極化處理后表面美觀(guān)。電弧焊性能良好。5083合金中的主要合金元素為鎂，具有良好的抗蝕性與可焊接性能，以及中等強度。優(yōu)良的抗腐蝕性能使5083合金廣泛用于海事用途如船舶，以及汽車(chē)、飛機焊接件、地鐵輕軌。
                      
			  
	

                      

                      
			
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