专利名称：一种工件裂纹的焊补工艺方法
技术领域：
本发明涉及一种焊补方法，特别是一种可有效避免工件在焊接后由于应力集中而 表面产生二次裂纹的焊补工艺方法。
背景技术：
模具在产品成型或钢铁工件在使用过程中，由于工件本身刚性较大，再加上热处 理或焊接不当等原因，使得工件的局部应力太大很容易产生局部缺陷，如裂纹的产 生，该裂纹的存在会造成产品的缺陷，严重时还会使整个工件报废，影响到整机使用 的安全性。并且，相似的情况也存在于具有镶嵌件的工件中，由于镶嵌件连接缝的存 在，也会影响到产品的性能。
通常，现有技术中多采用直接对裂纹进行焊接的方法对工件进行焊补修复，如申 请号为93104019.1的中国发明专利《液体摩擦轴承的钨金套局部焊补方法》用气焊枪 对钨金脱落并经清洗的部位进行烘烤预热，然后进行条状补焊法；又如申请号为 CN200710044529.3中国发明专利《铸铁件的焊补方法》则先将该铸铁件的断面打磨出 坡口，对预焊接的部位进行预热，然后用焊条施焊。但是，采用上述专利中的焊补工 艺方法在焊后会在工件裂纹的表面产生凝结缝，该凝结缝使得工件在原先有缺陷部位 的裂纹会继续延伸，从而产生二次裂纹。因为当焊接熔池中的金属在冷凝结晶时会顺 着应力方向分别从两边根基向中心顺次排列凝固，原先工件裂纹中心就是应力的最大 点，这种情况在焊后始终存在，如果焊接熔池体积小或焊接材料的热收縮小，凝结缝 就小，反之，凝结缝就大，虽然焊缝经过十几层的熔化和凝固，但是因为凝结缝的应 力集中而产生二次裂纹的缺陷依然存在，虽然上述专利中都对工件进行了预加热，可 以减小热应力的影响，但是预加热容易引起整体工件的热变形，而且很难从根本上解 决凝结缝的问题。
于是，也有人采用了其他的方法以防止焊补后产生二次裂纹的问题，如专利号为 00120516.1的《黑色金属件的裂纹焊补方法》中国发明专利公开了如下的工艺步骤， 包括焊前处理、在裂纹区内先分段后分次熔填金属，主要对每次熔填金属实施机械锤 击，通过变形消除其冷却收縮形成的拉应力，并为下次瑢填金属预置待焊面的压应 力，至完成裂纹的焊补过程。但是，该专利方法的整个焊补过程需要熔填和锤击金属 多次交替进行，每次熔填金属后，都需要按照一定的频率对待焊金属表面及相邻金属 基体进行机械锤击，较为费时费力，工艺方法相对繁琐。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种工艺过程简单且 可避免在熔池凝固时应力集中缺陷的焊补工艺方法，采用该焊补工艺方法后可以有效 消除工件的二次裂纹。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为该工件裂纹的焊补工艺方法，其 特征在于，包括有如下的工艺步骤
(1) 、对工件的裂纹区域进行切削，沿该裂纹走向磨出焊缝；
(2) 、在所述的焊缝底部放置一和该焊缝大小相适配的金属条，所述金属条的底部 盖住所述的裂纹；
(3) 、在所述金属条不被熔透的前提下，将所述金属条的外壁和所述焊缝的侧壁相 互之间形成的两条接缝进行熔接；
(4) 、在整个焊缝内补满熔填金属，完成焊缝的对接。
为了提高焊后工件的质量，还可以对焊接后的进行焊后处理，具体地为，所述步 骤(4)之后还可以包括有如下步骤(5)、焊后处理去除焊接热应力，并将焊缝打磨光 滑。
对个别焊接性能较差的工件，为了提高焊接质量，还可以在所述步骤(3)和步骤(4) 之间增加如下步骤(3-1)、对所述工件进行预加热。
为了保证焊后工件在结构形状和刚性与焊前的一致性，作为优选，所述步骤(2)中
的屏蔽金属条可以为材质和所述工件的基体材质相同或相近的焊条。
作为优选，在所述步骤(3)中，可以采用焊补机实现所述金属条和焊缝的熔接。
焊补机的种类可以根据焊接时不同工件的要求和工作条件选择，常见地，所述的 焊补机为氩弧焊机或电焊机或冷焊机。
与现有技术相比，本发明的优点在于避免了原先焊接应力集中在裂纹上进而产
生二次裂纹的缺陷，本发明的工艺方法在焊补前将一金属条覆盖在裂纹上，金属条的 外壁和裂纹开口之间仅仅是表面接触，裂纹本身和金属条之间并不进行熔接，而是通 过将金属条的外壁和位于裂纹区的焊缝侧壁相互之间进行熔接，从而通过金属条而将
裂纹和熔池进行了隔离；由于金属条是同时和焊缝的两个侧壁分别相接触的，熔接后
的焊接应力由原先集中在位于裂纹中心的一条直缝上而变为分布在位于金属条两侧的 两条顶端不开放的弯缝上，解决了熔池凝固时在裂纹处应力集中的问题，消除了焊后 工件上产生二次裂纹的缺陷，保证了焊补的质量。
图l为本发明实施例具有裂纹的工件结构示意图。图2为图1所示I部的局部放大图。
具体实施例方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图l、图2所示，为本发明实施例的结构示意图，该实施例中的工件l是一直径 80mm、长40mm且材质为45号碳钢的圆柱体(参见图l)，在该圆柱体工件l上具有一 沿径向深15mm的裂纹11，裂纹区延及整个圆柱体工件l的轴向方向；
于是，本发明采用如下步骤实现对该圆柱体工件l裂纹的焊补
(1) 、对圆柱体工件l的裂纹区域进行切削，沿该圆柱体工件l的轴向裂纹区方向用 砂轮磨出一条深5mm、 口宽为5mm的焊缝2，并且，该焊缝2的底部呈半径为lmm的圆 弧；
(2) 、在焊缝2底部放置一和该焊缝2底部圆弧大小相适配的直径1.6mm焊条作为隔 离裂纹和熔池接触的金属条3，该金属条3的底部正好盖住圆柱体工件1的裂纹11，同 时，金属条3的两侧分别和焊缝2的侧壁相抵；
(3) 、将金属条3的外壁和焊缝2的侧壁相互之间形成的两条接缝用焊补机(可以为 氩弧焊机或电焊机或冷焊机)进行熔接，熔接后形成两条顶端不开放的弯缝4，其中， 熔接过程中的焊补机应该采用小功率熔接，以保证熔接完毕后的金属条3不能被熔透；
(4) 、在常温下，用YJHB-1型精密高能焊补机(冷焊机)对焊缝2的开口进行焊 接，直至焊缝2中补满熔填金属并且高出焊缝的高度，其中，本实施例采用了直径lmm 的H08Mn2Si焊丝作为焊接时的熔填金属材料，通过10层堆积焊完成整个焊缝2凹坑的 熔填，熔参见图2。
如果工件的裂纹部位受力较大，则可以将焊缝2磨得深一些，以增加焊接层的厚 度，从而可以改善焊接应中的问题。
在本实施例中，对焊缝2熔填的焊接过程使用的是YJHB-1型精密高能焊补机(冷 焊机)，该精密高能焊补机的特点是焊点熔化和凝固是在瞬间(焊接电流为150A，熔 接时间为30ms)内完成的，单个焊点熔化的金属少，熔池的热应力也小。
因此，采用这种精密高能焊补机焊接时工件基本不发热，工件整体的热应力几乎 为零，减小了输入到工件的热量，工件整体变形的应力减小，保证不产生新的应力集 中区，使得大部分材料的工件都可以在常温下完成焊补，焊接后也基本不需要进行去 除热应力的焊后处理，直接对焊后的工件在焊缝处进行打磨抛光，可以发现，通过这 种方法焊补后的工件用磁性探伤的方法检验，在焊缝中心(原先具有裂纹的部位)处
没有发现细裂缝。对于个别焊接性能较差的工件，也可以在焊接焊缝之前增加工件预 热的步骤，以保证焊接的质量。
5本发明的焊补方法用屏蔽金属条挡住了工件裂纹，在熔接过程中使得裂纹与熔池 分开，从而使原来应力集中在一条直缝变为分布在焊缝两侧的两条顶端不开放的弯缝4 上，解决了熔池凝固时应力集中的问题，避免了在焊缝表面产生凝结缝(裂纹)的缺 陷，提高了焊接性能。
权利要求
1、一种工件裂纹的焊补工艺方法，其特征在于，包括有如下的工艺步骤(1)、对工件的裂纹区域进行切削，沿该裂纹走向磨出焊缝；(2)、在所述的焊缝底部放置一和该焊缝大小相适配的金属条，所述金属条的底部盖住所述的裂纹；(3)、在所述金属条不被熔透的前提下，将所述金属条的外壁和所述焊缝的侧壁相互之间形成的两条接缝进行熔接；(4)、在整个焊缝内补满熔填金属，完成焊缝的对接。
2、 根据权利要求l所述的工件裂纹的焊补工艺方法，其特征在于所述步骤(4)之 后还可以包括有如下步骤(5) 、焊后处理去除焊接热应力，并将焊缝打磨光滑。
3、 根据权利要求l所述的工件裂纹的焊补工艺方法，其特征在于所述步骤(3)和 步骤(4)之间还可以增加如下步骤(3-1)、对所述工件进行预加热。
4、 根据权利要求1或2或3所述的工件裂纹的焊补工艺方法，其特征在于所述步 骤(2)中的屏蔽金属条为材质和所述工件的基体材质相同或相近的焊条。
5、 根据权利要求1或2或3所述的工件裂纹的焊补工艺方法，其特征在于在所述 步骤(3)中，采用悍补机实现所述金属条和焊缝的熔接。
6、 根据权利要求5所述的工件裂纹的焊补工艺方法，其特征在于所述的焊补机为氩弧焊机或电焊机或冷焊机。
全文摘要
一种工件裂纹的焊补工艺方法，其特征在于包括有如下步骤(1)对工件的裂纹区域进行切削，沿该裂纹走向磨出焊缝；(2)在焊缝底部放置一和该焊缝大小相适配的金属条，金属条的底部盖住所述的裂纹；(3)在金属条不被熔透的前提下，将金属条的外壁和焊缝的侧壁相互之间形成的两条接缝进行熔接；(4)在整个焊缝内补满熔填金属，完成焊缝的对接。与现有技术相比，本发明在焊补前将一金属条覆盖在裂纹上，将金属条的外壁和位于裂纹区的焊缝侧壁相互之间进行熔接，从而实现裂纹和熔池的隔离，使得焊接应力由原先集中在位于裂纹中心的一条直缝上而变为分布在位于金属条两侧的两条顶端不开放的弯缝上，解决了熔池凝固时在裂纹处应力集中的问题。
文档编号B23P6/00GK101524787SQ20091009703
公开日2009年9月9日 申请日期2009年3月27日 优先权日2009年3月27日
发明者浩 宣 申请人:浩 宣