林樹疆

摘 要：我國的經(jīng)濟(jì)社會不斷發(fā)展，工業(yè)科技技術(shù)水平不斷提升，使得現(xiàn)代焊接技術(shù)也有了長足進(jìn)步，在與工業(yè)相關(guān)的不同領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。本文通過對我國現(xiàn)階段焊接技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用進(jìn)行簡要介紹，并重點(diǎn)闡述了無損冷焊技術(shù)在電力行業(yè)設(shè)備零部件磨損后修復(fù)方面的應(yīng)用，以供相關(guān)人士參考。

關(guān)鍵詞：焊接技術(shù)、修補(bǔ)方法；冷焊原理特點(diǎn)；無損冷焊應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.13.153

0 引言

進(jìn)入新世紀(jì)以來，我國的工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展迅速，就我國現(xiàn)階段工業(yè)化發(fā)展情況來說，焊接廣泛應(yīng)用于多種材料的連接和填補(bǔ)，而隨著高新技術(shù)的不斷發(fā)展，原來的傳統(tǒng)焊接焊接方式也轉(zhuǎn)化為激光、電子束焊等先進(jìn)的焊接技術(shù)。可以說，無論是在建筑行業(yè)，還是車輛、機(jī)械、醫(yī)療設(shè)備等方面，離開焊接技術(shù)是根本無法運(yùn)轉(zhuǎn)的。而隨著焊接設(shè)備的不斷創(chuàng)新，也使得焊接技術(shù)在連接、焊補(bǔ)方面向著范圍更廣泛、質(zhì)量更優(yōu)良、操作更簡便方向發(fā)展。

1 電力生產(chǎn)中焊接技術(shù)及焊接設(shè)備應(yīng)用概述

電力生產(chǎn)使用的焊接設(shè)備是隨著我國工業(yè)技術(shù)水平的提高而不斷變化的，隨著發(fā)展，最早使用的交流焊機(jī)逐漸淡出我們的視線，取而代之的是硅整流焊機(jī)，隨著電力生產(chǎn)中鋼材材質(zhì)的多樣性及焊接質(zhì)量要求的提高，焊接設(shè)備隨之升級，現(xiàn)在大部分已更換為逆變直流焊機(jī)[1]。

2 零部件缺陷的種類

零部件缺陷依據(jù)形成原因分為四種，及磨損、沖刷、腐蝕、拆卸傷。其缺陷程度各不相同，小的局部磨損、拆卸傷缺陷深度0.02-0.2mm或0.5-1.5mm，大的大面積沖刷、腐蝕缺陷深度2-10mm。修復(fù)難度可見一斑。

3 零部件缺陷的修補(bǔ)方法

3.1 傳統(tǒng)焊接焊補(bǔ)

3.1.1 交直流焊機(jī)焊補(bǔ)

交流焊機(jī)只能使用酸性焊條焊補(bǔ)焊接低碳鋼，受電壓影響焊接參數(shù)不穩(wěn)定，負(fù)載率低，且笨重，在電力生產(chǎn)中已被淘汰，基本不再使用。直流焊機(jī)可以使用各種酸性、堿性焊條，焊接電弧溫度高，飛濺小，焊接參數(shù)電子調(diào)節(jié)精確度較高。但是在零部件焊補(bǔ)方面，直流焊機(jī)焊補(bǔ)產(chǎn)生的熱能大，對焊點(diǎn)的焊補(bǔ)沖擊巨大，焊后工件極易變形，且焊花飛濺造成精密工件精度降低[2]。

3.1.2 氬弧焊焊補(bǔ)

氬弧焊的電弧燃燒穩(wěn)定，熱量集中，焊弧溫度高焊接效率高，熱影響區(qū)窄，焊補(bǔ)的焊件應(yīng)力、變形、裂紋傾向小，但是對于精密零部件的焊補(bǔ)還是存在變形的影響[3]。

3.2 激光焊機(jī)焊補(bǔ)

激光焊接技術(shù)屬于熔融焊接，以激光束為能源。 激光焊接可將入熱量降到最低的需要量，熱影響區(qū)金相變化范圍小，且因熱傳導(dǎo)所導(dǎo)致的變形亦最低。因不屬于接觸式焊接制程，焊接基件變形可降至最低。但是，激光焊接焊補(bǔ)工件位置需非常精確，務(wù)必在激光束的聚焦范圍內(nèi)，焊補(bǔ)工件受焊機(jī)夾具和工作臺面的限制，速度較慢且補(bǔ)焊焊接結(jié)合度不高，焊接設(shè)備昂貴。

3.3 噴涂、刷鍍修補(bǔ)

（1）熱噴涂技術(shù)，是采用某種高溫?zé)嵩?，將欲涂覆的涂層材料融化或至少軟化，并用氣體使之霧化成微細(xì)液滴或高溫顆粒，高速噴射到經(jīng)過預(yù)處理的基件表面形成涂層的技術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)具有一定的優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)是熱噴涂涂層與基件的結(jié)合主要是物理機(jī)械結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度不高，涂層耐沖擊和重載性能較差；噴涂涂層含有不同程度的孔隙，在耐腐蝕、抗氧化、絕緣等方面不如基體材料；熱噴涂手工操作時(shí)勞動條件較差，有噪聲、粉塵、熱和弧光輻射等問題。

（2）刷鍍是一種不用鍍槽使用專門設(shè)備，將涂層有選擇地鍍到指定部位的電鍍技術(shù)。專門用于修復(fù)表面損傷（如：劃痕、凹陷及局部腐蝕），與傳統(tǒng)的修復(fù)方法相比，刷鍍技術(shù)具有刷鍍時(shí)工件溫升低，不會引起變形、殘余應(yīng)力及表面組織變化：對部件不會產(chǎn)生任何損害，且鍍層種類多，結(jié)合強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。刷鍍技術(shù)的缺點(diǎn)是速度慢，勞動強(qiáng)度大，不適用孔、洞、細(xì)縫溝槽、棱角、尖峰部位的修復(fù)。

3.4 無損冷焊修補(bǔ)

3.4.1 無損冷焊原理

無損冷焊技術(shù)采用特制的焊機(jī)實(shí)現(xiàn)（熱輸入低）放電時(shí)間（Pt=毫秒）與下一次放電間隔時(shí)間（It=毫秒）極短的周期，機(jī)器有足夠的相對停止時(shí)間，熱量會通過工件基本體擴(kuò)散到外界，因此基件的被加工部位不會有熱量的聚集。雖然基件的升溫幾乎停留在室溫，可是由于瞬時(shí)熔化的原因，電極尖端的溫度可以到達(dá)2700～3300℃左右。焊絲瞬間產(chǎn)生金屬熔融，過渡到母材金屬的接觸部位，同時(shí)由于等離子電弧的高溫作用，表層深處開成像生了根一樣的強(qiáng)固的擴(kuò)散層，呈現(xiàn)出高結(jié)合性，不會脫落。進(jìn)行冷焊焊補(bǔ)作業(yè)該技術(shù)的焊補(bǔ)精度達(dá)到甚至超過激光焊接的焊補(bǔ)精度，同時(shí)又兼有氬弧焊的速度，靈活性。

3.4.2 無損冷焊的特點(diǎn)

（1）發(fā)熱量小。此焊接技術(shù)可在幾十毫秒（1秒=1000毫秒）內(nèi)完成焊絲與焊接基件的熔接；相對氬弧焊（大于幾秒）來說其傳導(dǎo)到焊接基件的熱量相當(dāng)少，所有就基件本身而言，發(fā)熱量較少，焊點(diǎn)以外基件區(qū)域升溫小，因此，基件不會產(chǎn)生退火、變色問題。又由于每個焊接脈沖產(chǎn)生的熔池小于2mm3。所以焊接基件應(yīng)力產(chǎn)生的也較小。雖然一個焊點(diǎn)需要很多熔池產(chǎn)生，但焊點(diǎn)的應(yīng)力方向分散，焊接基件受到的集中應(yīng)力也較小，焊補(bǔ)后基件變形很小。

（2）焊補(bǔ)精度高。由于冷焊技術(shù)的焊機(jī)采用微電腦芯片控制輸出電流和時(shí)間，使得脈沖電流和電壓可任意調(diào)節(jié)（1-99），因此可根據(jù)不同的焊補(bǔ)要求，選擇合適的焊絲規(guī)格（0.2-2.5mm），設(shè)置對應(yīng)的焊補(bǔ)參數(shù)，使得0.2mm焊絲也可以得到完美焊接，從而達(dá)到激光焊機(jī)的焊補(bǔ)精度。

（3）焊補(bǔ)結(jié)合面牢固度高。采用特制的冷焊機(jī)焊接的結(jié)合牢固度高，可以達(dá)到氬弧焊的效果，并適用于各種機(jī)加工方式的再加工，不會出現(xiàn)焊補(bǔ)處結(jié)合不牢固產(chǎn)生的起皮、脫落問題。

（4）焊補(bǔ)速度快。最快焊補(bǔ)速度可達(dá)到100mm3/分鐘。

3.4.3 無損冷焊適用于各種焊補(bǔ)部位

A、平面部位的凹陷、孔、洞的焊補(bǔ)。

B、細(xì)縫、溝槽和磨損后的拉痕焊補(bǔ)。

C、棱角、楞線、尖峰部位缺損的焊補(bǔ)。

D、沙眼、氣孔及氬弧焊焊后咬邊問題的焊補(bǔ)。

3.4.4 應(yīng)用范圍廣

A、適用金屬范圍：球墨鑄鐵、灰口鑄鐵、鑄鋼、銅鋁鑄件、不銹鋼零件。

B、適用零部件范圍：軸類、齒類、閥類、液壓桿、液壓缸、葉輪葉片。

4 無損冷焊技術(shù)在零部件缺陷修復(fù)方面的應(yīng)用

火力發(fā)電生產(chǎn)在設(shè)備檢修中經(jīng)常出現(xiàn)軸頸磨損、端蓋內(nèi)孔磨損、閥門密封面沖刷、葉輪葉片沖刷等缺陷，其修復(fù)周期要求較短，采用熱噴涂、刷鍍技術(shù)進(jìn)行修復(fù)即無法在短時(shí)間內(nèi)完成，又有其技術(shù)條件限制到不達(dá)零部件的技術(shù)要求。而采用無損冷焊技術(shù)進(jìn)行修復(fù)，即能夠在短時(shí)間內(nèi)完成，又能達(dá)到零部件基件原有的技術(shù)要求。

4.1 軸類零件缺陷修復(fù)應(yīng)用

首先，用無損冷焊修復(fù)泵軸，泵軸材質(zhì)為45#鋼調(diào)質(zhì)處理，缺陷部位軸頸直徑60mm，長40mm，缺陷軸頸外圓磨損深度1-1.2mm，選用直徑2mm的碳鋼焊絲冷焊修補(bǔ)，焊補(bǔ)時(shí)間為45min，機(jī)床再加工時(shí)間30min，零部件缺陷累計(jì)修復(fù)時(shí)間僅需75min（以上時(shí)間不含輔助準(zhǔn)備時(shí)間）。

4.2 盤蓋內(nèi)孔類零件缺陷修復(fù)應(yīng)用

其次，用無損冷焊修復(fù)電機(jī)端蓋，端蓋材質(zhì)為球墨鑄鐵，缺陷部位軸承孔，直徑100mm，寬50mm，缺陷軸承孔磨損深度0.5-0.8mm，選用直徑1.2mm的鑄鐵焊絲冷焊修補(bǔ)，焊補(bǔ)時(shí)間60min，機(jī)床再加工時(shí)間40min，端蓋缺陷累計(jì)修復(fù)時(shí)間100min。（不含輔助準(zhǔn)備時(shí)間）

4.3 葉輪葉片類部件缺陷修復(fù)應(yīng)用

再次，用無損冷焊修復(fù)大型水泵葉輪，材質(zhì)為不銹鋼，其葉片表面沖刷出的凹坑缺陷，直徑在10-25mm，深度在5-10mm之間大小不等30多個，選用直徑2mm的不銹鋼焊絲冷焊填補(bǔ)凹坑缺陷，焊補(bǔ)時(shí)間3.5個工作日，修復(fù)后僅需用手持角磨機(jī)打磨處理無需機(jī)床再加工。

4.4 其他異形零部件缺陷修復(fù)應(yīng)用

冷焊技術(shù)可以用來對一切金屬材料進(jìn)行相互連接、填補(bǔ)、固定焊接和密封，并且和基件金屬一樣能機(jī)床再加工。對于快速修復(fù)設(shè)備，延長設(shè)備壽命，具有重要意義。用在鐵、鋼、鋁、銅等鑄造零部件產(chǎn)生的裂紋、沙眼、凹坑、氣孔、磨損、缺口、劃傷等金屬表面缺陷的修補(bǔ)，冷焊補(bǔ)焊后工件不產(chǎn)生熱裂紋、不變形、無色差、沒有硬點(diǎn)、熔接強(qiáng)度高。更可用在曲軸磨損、閥門沖刷洞眼、氣孔沙眼等缺陷進(jìn)行修復(fù)。再者某些薄壁器件連接修復(fù)用一般的焊接法時(shí)，由于焊接時(shí)溫度很高，不僅有損材料的強(qiáng)度，而且還容易變形，冷焊技術(shù)特別對薄型材料的焊接就不用考慮變形問題。

5 結(jié)論

冷焊技術(shù)在設(shè)備維修領(lǐng)域的應(yīng)用正處在發(fā)展階段，但是在火電設(shè)備檢維護(hù)方面的應(yīng)用還處在起步階段。運(yùn)用冷焊技術(shù)可以對難以搬動的大型設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場修復(fù)，可以對各種材質(zhì)的零部件進(jìn)行缺陷焊補(bǔ)修復(fù)，可以對面、棱、溝槽、曲面等各種部位進(jìn)行精密焊補(bǔ)修復(fù)，并且不用考慮變形、焊接殘余應(yīng)力，其操作方便靈活、修復(fù)工期短，投入少、修復(fù)效果好等特點(diǎn)非常適合在電力檢維護(hù)生產(chǎn)中使用。

參考文獻(xiàn)：

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