利用镍-钴-钼-锰基合金进行飞轮修补的方法

摘要

本发明公开了一种利用镍-钴-钼-锰基合金进行飞轮修补的方法，包括以下步骤：第一步，以裂纹为中心，沿裂纹的走向打磨出坡口；沿与坡口垂直的方向，每隔一定距离铣出若干条沟槽，该沟槽的深度大于或等于坡口深度的三分之一；第二步，分别以裂纹的起始和终了位置点为圆心钻通透孔；第三步，采用不锈钢焊条在沟槽内堆焊，堆焊高度为坡口深度的二分之一至三分之二；第四步，将飞轮预热至600-800摄氏度，在通透孔和坡口的剩余空间内浇注熔融态镍-钴-钼-锰基合金，室温下冷却；第五步，将多余的堆焊材料和浇注材料加工去除，至尺寸合格。本发明修补工艺简单、修补效果好，修补后的飞轮使用寿命长，适于飞轮裂纹批量修补处理。

说明书

技术领域

本发明涉及一种铸造加工件裂纹的修补方法，尤其涉及一种利用镍-钴-钼-锰基合金进行 飞轮修补的方法。

背景技术

飞轮主要为铸铁材质，制作工艺一般为先铸胚后机加工。考虑到制作成本，制造飞轮的 铸铁件毛坯的牌号相对较低，由于材料本身中含碳量高，飞轮在长期的高转速与低转速的频 繁交替切换的作用下，易因疲劳损伤致出现裂纹、进而损坏。

现有技术一般采用拆旧换新的处理办法进行维修处理。

随着汽车保有量的不断上升，每年更换下来的废旧飞轮数量十分巨大，一旦出现裂纹， 就只能作为废铁原料回炉熔炼成钢铁，这并不是一种经济、环保的解决办法。

如何修旧利废，成为行业中一个亟待解决的技术问题。

中国专利申请CN101357429B公开了一种断裂的铸铁件的焊补方法，其通过先将铸铁将 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，焊接完毕，对该焊接部位 予以保温，其在对该预焊接的部位进行预热之前，在该铸铁件的断面上转孔并绞制出螺纹， 然后在该孔中安装螺栓，并且将该螺栓焊接固定。

上述技术方案，在进行较厚、断裂块多且出现不规整现象时，抑或断裂块面积较小的铸 铁工件的修补时，通过在断面上转孔并绞制出螺纹，然后在该孔中安装螺栓，最后将螺栓“固 化”在修补后的工件中与工件成为一体，较好地保证了焊补后工件的抗压强度与抗剪切强度。

但这种方法主要适用于工件厚度较厚的大型设备的基座的焊接修补，不能用于飞轮的修 补；而且，其工艺相对复杂、操作难度大。

发明内容

本发明的目的是，提供一种利用镍-钴-钼-锰基合金进行飞轮修补的方法，其修补工艺简 单、修补效果好、修补后的飞轮使用寿命长。

本发明为实现上述目的需要解决的技术问题是，如何保证飞轮修补处与其余部分的抗剪 切、抗疲劳损伤能力一致性的技术问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是，一种利用镍-钴-钼-锰基合金进行飞轮 修补的方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，以裂纹为中心，沿裂纹的走向打磨出坡口；

沿与坡口垂直的方向，每隔一定距离铣出若干条沟槽，该沟槽的深度大于或等于所述坡 口深度的三分之一；

第二步，分别以裂纹的起始和终了位置点为圆心钻通透孔；

第三步，采用不锈钢焊条在所述沟槽内堆焊，堆焊高度为坡口深度的二分之一至三分之 二；

第四步，将飞轮预热至600-800度，在通透孔和坡口的剩余空间内浇注熔融态合金，室 温下冷却；

所述合金为镍-钴-钼-锰基合金，其中，镍、钴、钼、锰的重量百分比为5-10︰3-5︰2-4 ︰15-20，余量为铁；

第五步，将多余的堆焊材料和浇注材料加工去除，至尺寸合格。

上述技术方案直接带来的技术效果是，1、修补工艺简单、易行；2、修补后的飞轮在整 体强度，特别是抗剪强度方面具有较大的改善和提高，因而可以提高飞轮的抗疲劳损伤能力 和使用寿命。主要原因分析如下：

在坡口中采用镍含量较高的不锈钢焊条进行堆焊，使得原裂纹处含碳量相对较高的铸铁 材料，被硬而有延展性的金属镍取代，因而大幅增强了该处的抗疲劳损伤能力；

而由于沟槽的走向与坡口相互垂直，且由于钴硬而脆、钼硬而坚韧、锰性坚而脆、高锰 钢既坚硬又富有韧性，因此在沟槽中通过浇注硬度、强度和韧性较高的镍-钴-钼-锰基合金， 通过这种强度高、韧性好的合金材料起到类似框架结构件的作用，大幅提高了坡口两侧的结 合牢度；

而且，在裂纹的起始端和末端分别钻孔并浇注合金材料，进一步增强了修补处理后飞轮 使用上的耐久性。

作为优选，上述飞轮材质为灰铸铁。

该优选技术方案直接带来的技术效果是，由于镍-钴-钼-锰基合金的成本相对较高，因而 这种修补工艺主要用于含碳量相对较高，且牌号相对较低的具有片状石墨结构的灰铸铁，具 有良好的技术经济性。

进一步优选，上述不锈钢焊条为铬镍不锈钢焊条。

该优选技术方案直接带来的技术效果是，采用铬镍不锈钢焊条在灰铸铁基材上进行堆焊， 可焊性较好，焊接操作简单。

需要说明的是，采用不锈钢焊条进行堆焊，堆焊高度为坡口深度的二分之一至三分之二； 也是基于技术经济性方面的考虑。

综上所述，本发明具有修补工艺简单、修补效果好、修补后的飞轮使用寿命长，适于飞 轮裂纹批量修补处理等有益效果。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进行详细说明。

实施例1

飞轮材质为灰铸铁，其裂纹深度25mm，裂纹长度约120mm，裂纹长度约120mm；

修补方法包括以下步骤：

第一步，以裂纹为中心，沿裂纹的走向打磨出坡口；沿与坡口垂直的方向，每隔一定距 离铣出若干条沟槽；其中，坡口深度30mm，沟槽深度15mm；

第二步，分别以裂纹的起始和终了位置点为圆心钻通透孔，孔径为10mm；

第三步，采用铬镍不锈钢焊条在沟槽内堆焊，堆焊高度为10mm；

焊接过程中，每焊一层，敲击去除焊渣、药皮；

第四步，将飞轮预热至650度，在通透孔和坡口的剩余空间内浇注熔融态镍-钴-钼-锰基 合金，该镍-钴-钼-锰基合金中，镍、钴、钼、锰的重量百分比为8︰3︰2︰18，余量为铁；

第五步，将多余的堆焊材料和浇注材料加工去除，直至尺寸合格。

经修补处理的飞轮经重新使用3年，无新的裂纹产生。

实施例2

飞轮材质为灰铸铁，其裂纹深度30mm，裂纹长度约220mm；

修补方法包括以下步骤：

第一步，以裂纹为中心，沿裂纹的走向打磨出坡口；沿与坡口垂直的方向，每隔一定距 离铣出若干条沟槽；其中，坡口深度35mm，沟槽深度12mm，沟槽长度为15mm；

第二步，分别以裂纹的起始和终了位置点为圆心钻通透孔，孔径为10mm；

第三步，采用铬镍不锈钢焊条在沟槽内堆焊，堆焊高度为20mm；

焊接过程中，每焊一层，敲击去除焊渣、药皮；

第四步，将飞轮预热至750度，在通透孔和坡口的剩余空间内浇注熔融态镍-钴-钼-锰基 合金，该镍-钴-钼-锰基合金中，镍、钴、钼、锰的重量百分比为5︰5︰4︰20，余量为铁；

第五步，将多余的堆焊材料和浇注材料加工去除，直至尺寸合格。

经修补处理的飞轮经重新使用3年，无新的裂纹产生。

实施例3

飞轮材质为灰铸铁，贯穿是裂纹，其裂纹深度30mm，裂纹长度约220mm；

修补方法包括以下步骤：

第一步，以裂纹为中心，沿裂纹的走向在飞轮的上下表面分别打磨出坡口；沿与坡口垂 直的方向，每隔一定距离铣出若干条沟槽；其中，上下面坡口深度均为15mm，上下面沟槽 深度均为10mm，沟槽长度均为30mm；

第二步，以裂纹的起始点为圆心钻通透孔，孔径为10mm；

第三步，采用铬镍不锈钢焊条在沟槽内堆焊，堆焊高度为8mm；

焊接过程中，每焊一层，敲击去除焊渣、药皮；

第四步，将飞轮预热至780度，在通透孔和坡口的剩余空间内浇注熔融态镍-钴-钼-锰基 合金，该镍-钴-钼-锰基合金中，镍、钴、钼、锰的重量百分比为10︰4︰3︰15，余量为铁；

第五步，将多余的堆焊材料和浇注材料加工去除，直至尺寸合格。

经修补处理的飞轮经重新使用2年，无新的裂纹产生。

说明：沟槽长度及沟槽之间的间距方面无特殊要求，主要参考裂纹的具体情况，以及修 补后所需达到的保险系数等方面的因素进行选择。