專利名稱：等離子弧氣刨清理鑄件缺陷的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種等離子弧氣刨清理鑄件缺陷的方法。 背景4支術鑄件的完成需要經(jīng)過繁瑣而復雜的程序和步驟，很容易出現(xiàn)砂眼、氣 孔、縮松、粘砂、表面粗糙等鑄造缺陷。因此，在鑄件生產(chǎn)過程中，需要 對上述鑄件缺陷進行焊修處理，尤其是針對關鍵部位的焊接修復，其修復 質(zhì)量將直接影響到鑄件的整體力學性能和使用性能。而在焊接修復前必須 將缺陷部位清理干凈，否則將直接影響到缺陷部位的焊接修復質(zhì)量。目前，鑄件缺陷清理方法主要有碳弧氣刨、火焰切割以及機械磨削等。針對不同的材質(zhì)和整體性能要求，其缺陷焊修前的缺陷清理工藝要求 也不同，如E級鑄鋼件焊修前的缺陷清理不允許采用碳弧氣創(chuàng)和火焰切 割等熱加工方法，只能采用砂輪磨削、風銑刀銑削等機械方法去除缺陷； 該方法雖然在工藝上能夠獲得較好缺陷清理質(zhì)量，從而保證焊接部位的力 學性能，但其缺陷清理工序存在著生產(chǎn)效率低、工藝保證能力差等問題。對于其它允許采用^f友弧氣刨進行缺陷清理的鑄鋼件，雖然清理效率較 高，但清理后會在刨削表面產(chǎn)生夾碳、粘渣、銅斑等缺陷，與此同時，壓 縮空氣中的水、油等污物易被帶入刨削區(qū)域；另外，壓縮空氣對碳弧氣刨 后的金屬表面有冷卻作用，容易在金屬表面形成大量的毛細裂紋。上述缺 陷直接影響后續(xù)焊接修復的質(zhì)量，因此，必須進行二次清理以保證焊接修 復的質(zhì)量。 發(fā)明內(nèi)容針對上述缺陷，本發(fā)明解決的技術問題在于，提供一種等離子弧氣刨 處理鑄件缺陷的方法。本發(fā)明提供的等離子弧氣刨處理鑄件缺陷的方法，將待處理鑄件與電 源陽極連接，等離子弧氣刨槍的電極與電源的陰極連接；所述等離子弧氣刨槍產(chǎn)生的電弧作用于待處理鑄件并將待清理缺陷處的金屬熔化和/或燃 燒，所述等離子弧氣刨槍產(chǎn)生的壓縮等離子氣將熔化和/或燃燒的金屬吹離 缺陷處。優(yōu)選地，所述等離子弧氣刨槍產(chǎn)生的電弧溫度為23000~31000°C。 優(yōu)選地，所述電源輸出的空載電壓為150-400V;所述電源輸出的氣刨電流為40~ 1000A。優(yōu)選地，所采用的壓縮空氣流量為3 - 8mVh。優(yōu)選地，所述等離子弧氣刨槍的刨削速度為500 ~ 1500mm/min。優(yōu)選地，所述等離子弧氣刨槍與待處理鑄件表面之間的夾角范圍為35° ~45° 。所述等離子弧氣刨槍與刨削方向之間的夾角范圍為45° ~90° 。本發(fā)明提供的等離子弧氣刨清理鑄件缺陷的方法是利用等離子氣刨槍 將陰極和陽極之間的壓縮空氣電離并壓縮成高溫、高電離度、高能量密度 及高焰流速度的等離子氣，形成的壓縮電弧使金屬熔化、燃燒，并在壓縮 離子氣的作用下，將熔化的金屬以及金屬燃燒產(chǎn)生的氧化物等從熔化部位 吹走、實現(xiàn)刨削過程的方法。本發(fā)明所述方法與現(xiàn)有技術相比，通過有效控制等離子弧氣刨槍產(chǎn)生 的電弧溫度和壓縮等離子氣溫度，在保證缺陷部位金屬熔化燃燒的同時， 高溫氣體將熔化的金屬及氧化物吹除，有效地保證了缺陷清理后的表面質(zhì) 量，克服了機械方法清理效率低的問題。本發(fā)明具有操作簡單、不易斷弧、可控性好、刨削表面質(zhì)量高等優(yōu)點， 從而有效保證焊修后形成焊縫的力學性能滿足工件的使用要求。本發(fā)明提供的等離子弧氣刨處理鑄件缺陷的方法特別適用于E級鑄鋼 件的鑄造缺陷焊前修復。


圖1是具體實施方式
中實現(xiàn)本發(fā)明所述等離子弧氣刨處理鑄件缺陷的 方法的系統(tǒng)示意圖；圖2、圖3是本發(fā)明所述等離子氣刨方法的操作示意圖。圖中l(wèi)-等離子氣刨槍；2-待處理鑄件；3-電源；4-空氣壓縮機。
具體實施方式
下面結合說明書附圖具體說明本實施方式。本發(fā)明的設計思想在于將等離子弧氣創(chuàng)技術應用于鑄鋼件的缺陷清 理工序。在缺陷清理過程中，通過控制電弧溫度與壓縮等離子氣溫度，等 離子弧將待處理鑄件缺陷部位的金屬熔化、燃燒，壓縮等離子氣將熔化的 金屬以及金屬燃燒產(chǎn)生的氧化物等吹除；在充分保證刨削表面質(zhì)量、提高 生產(chǎn)效率的同時，為鑄件缺陷焊接修復質(zhì)量提供了有效保證。。請參見圖1,該圖是實現(xiàn)本發(fā)明所述等離子弧氣刨處理鑄件缺陷的方 法的系統(tǒng)示意圖。如圖l所示，本發(fā)明所述等離子弧氣刨處理鑄件缺陷的方法中采用直 流正接的電流極性，即，將待處理鑄件2與電源3陽極連接，等離子弧氣 刨槍1的電極與電源3的陰極連接，應用等離子弧對鑄件缺陷進行清理； 所述等離子弧氣刨槍1產(chǎn)生的電弧溫度為23000~31000°C。其中，所述壓縮氣體由空氣壓縮機4提供，由于實現(xiàn)本方法所使用的 電源3和空氣壓縮機4等裝置與等離子氣切割系統(tǒng)大致相同，在此未予詳 細贅述。當然，將所述待處理鑄件2與電源3陰極連接，所述等離子弧氣刨槍 1的電極與電源3的陽極連接，同樣可以產(chǎn)生等離子弧用于鑄件缺陷的清 理，而不局限于上述連接方式。本實施例所述操作工藝中所采用的壓縮氣體為空氣，以節(jié)省加工成本。 可以理解地是，也可以采用N2以及Ar和H2等混合氣體，只要滿足使用需 要，都在本專利的保護范圍內(nèi)。本方法利用等離子氣刨槍1將陰極和陽極之間的壓縮空氣電離，并壓 縮成高溫、高電離度、高能量密度及高焰流速度的等離子氣，形成壓縮電 弧使金屬熔化、燃燒，并在壓縮離子氣的作用下，將熔化的金屬以及金屬燃燒產(chǎn)生的氧化物等從熔化部位吹走、實現(xiàn)刨削過程的方法。采用本發(fā)明所述等離子弧氣刨處理鑄件缺陷的方法進4亍E級鑄件缺陷清理后，能夠有效保證焊修部位的清理質(zhì)量，使清理工序的生產(chǎn)效率可以 提高五倍以上。具體地，所述等離子弧氣刨電源輸出空載電壓為140- 160V;所述等 離子弧氣刨電源的^T出電流為40- 1000A;所采用的壓縮空氣流量為3~ 8m3/h。實際操作中，所述等離子氣刨槍1與待處理鑄件2之間的位置關系， 請參見圖2和圖3，該圖是本發(fā)明所述等離子氣刨方法的操作示意圖。如圖2和圖3所示，所述等離子弧氣刨槍l與待處理鑄件2表面間夾 角a為35。 -45° ，即所述等離子弧氣刨槍所噴出氣流的方向與待處理鑄 件表面之間的夾角；所述等離子弧氣刨槍l與刨削方向間夾角卩為45° ~ 90° ,即所述等離子弧氣刨槍所噴出氣流的方向與刨削方向間的夾角。所述等離子弧氣刨槍的刨削速度為500~ 1500mm/min。隨著刨削過程 的進行，熔池不斷向前推進，熔化后的金屬及氧化物不斷的被吹走，進而 形成刨削溝槽。本發(fā)明所述等離子弧氣刨方法與碳弧氣刨方法的比較如下(1) 碳弧氣刨方法采用碳棒或石墨棒作電極，易在刨削表面產(chǎn)生夾 ^暖、粘渣、銅斑等缺陷；本發(fā)明所述等離子弧氣刨方法采用鴒電極，有效 的避免了上述缺陷。(2) 碳弧氣刨方法用壓縮空氣吹向金屬表面時，容易將壓縮空氣中 的水、油等污物帶入刨削區(qū)域；本發(fā)明所述等離子弧氣刨方法將壓縮空氣 電離成高溫等離子氣。(3) 碳弧氣刨方法中碳棒或石墨棒為耗材；本發(fā)明所述等離子弧氣 刨方法的刨削過程中電極不燃燒，無需填充電極材料。本發(fā)明所述等離子弧氣刨處理鑄件缺陷的方法對操作者的技能要求 較低，在已掌握碳弧氣刨操作技能的基礎上，即可掌握其操作要點。綜上所述，利用本發(fā)明所述等離子弧氣刨清理鑄件缺陷的方法進4亍鑄 造缺陷的清理后，不會在刨削表面形成滲碳層與淬硬組織，有利于保證焊接部位力學性能要求；同時提高了 E級鑄鋼件缺陷焊修的生產(chǎn)效率，有效的避免了碳弧氣刨方法在保證清理質(zhì)量方面的不足。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的 普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進 和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1、等離子弧氣刨清理鑄件缺陷的方法，其特征在于，將待處理鑄件與電源陽極連接，等離子弧氣刨槍的電極與電源的陰極連接；所述等離子弧氣刨槍產(chǎn)生的電弧作用于鑄件待處理部位并將缺陷處的金屬熔化和/或燃燒，所述等離子弧氣刨槍產(chǎn)生的壓縮等離子氣將熔化和/或燃燒的金屬吹離缺陷處，實現(xiàn)缺陷清理過程。
2、 根據(jù)權利要求1所述的等離子弧氣刨清理鑄件缺陷的方法，其特征 在于，所述等離子弧氣刨方法的電弧溫度約為23000~31000°C。
3、 根據(jù)權利要求2所述的等離子弧氣刨清理鑄件缺陷的方法，其特征 在于，所述等離子弧氣刨電源的空載電壓范圍為150-400V;所述等離子弧 氣刨的電流范圍為40 ~ 1000A。
4、 根據(jù)權利要求3所述的等離子弧氣刨清理鑄件缺陷的方法，其特征 在于，所采用的壓縮空氣流量為3~8m3/h。
5、 根據(jù)權利要求1至4中任一權利要求所述的等離子弧氣刨清理鑄件 缺陷的方法，其特征在于，所述等離子弧氣刨槍的刨削速度為500 ~ 1500mm/min。
6、 根據(jù)權利要求5中任一權利要求所述的等離子弧氣刨清理鑄件缺陷 的方法，其特征在于，所述等離子弧氣刨槍與待處理鑄件表面之間的夾角范 圍為35° ~45° ;所述等離子弧氣刨槍與刨削方向之間的夾角范圍為45。 ~ 90° 。
全文摘要
本發(fā)明公開一種等離子弧氣刨處理鑄件缺陷的方法，在充分保證刨削表面質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率的同時，為鑄件缺陷的焊接修復質(zhì)量提供了有效保證。本發(fā)明提供的等離子弧氣刨清理鑄件缺陷的方法，將待處理鑄件與電源陽極連接，等離子弧氣刨槍的電極與電源的陰極連接，應用等離子弧氣刨進行鑄件缺陷清理；所述等離子弧氣刨槍產(chǎn)生的電弧溫度約為23000～31000℃。本發(fā)明特別適用于E級鑄鋼件的鑄造缺陷焊前清理工作。
文檔編號B23K10/00GK101244478SQ20081008456
公開日2008年8月20日 申請日期2008年3月25日 優(yōu)先權日2008年3月25日
發(fā)明者劉志臣, 王友君, 胡成山, 馬清波 申請人:齊齊哈爾軌道交通裝備有限責任公司