铸件缺陷修复装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种铸件缺陷修复装置与方法，包括轴肩、顶杆以及搅拌针；轴肩的一端能够通过转轴连接外部器械，轴肩的另一端连接搅拌针并能够在外部器械的作用下带动搅拌针转动下压；轴肩的内部沿轴向方向设置有顶杆，沿径向方向设置有顶针，通过松开顶针和推动顶杆，能够将搅拌针推离轴肩；在进行铸件缺陷修复时，搅拌针直接作用于铸件缺陷；本发明专利技术利用了轴肩、搅拌针高速旋转时与铸件间的搅拌摩擦产生的热量以及剧烈的塑性变形效果，实现了冶金结合，获得的缺陷修复部位性能优良、质量稳定，不会因为温度过高而降低缺陷修复部位附近材料的机械性能，具有能够即时拆卸、质量稳定、效果明显、效率高且适用于不同大小及形状的铸件缺陷等优点。

Device and method of casting defect repair

【技术实现步骤摘要】
铸件缺陷修复装置与方法
本专利技术涉及铸造领域，具体地，涉及一种铸件缺陷修复装置与方法，尤其是一种轻合金铸件缺陷修复装置与方法。
技术介绍
近年来，随着轻合金及其成型技术的研究和应用获得重大的进展，镁合金和铝合金在汽车、航空航天的轻量化进程中发挥了越来越明显的作用。对于某些大型复杂的轻合金铸件，由于铸件质量控制难度大，铸造过程中容易出现缩孔、缩松、裂纹、浇不足等缺陷，成品率普遍较低，结果导致铸件成本高，同时交货周期很难保证。对于这些铸造缺陷，目前通常采用补焊的方式进行返修，以降低产品的报废率。现有的铸件缺陷修复主要采用手工电弧焊、氩弧焊等熔化焊接技术。但由于焊接时的温度较高，容易出现气孔、夹渣、裂纹以及残余应力高等问题，而且缺陷附近的晶粒有可能由于高温而粗化，从而降低缺陷附近材料的机械性能。因此迫切需要一种对铸造缺陷进行修复的手段，能够在保证不影响产品整体质量的前提下，对铸件缺陷进行修复。搅拌摩擦焊是一种有效的固相连接技术，采用搅拌摩擦焊的技术原理作为补焊也是可行的技术方案。公开号为CN202291869U的专利文献公开了一种预埋螺钉式补焊结构，包括待补焊件、紧固件和补焊本体，待补焊件上包括补焊面，补焊面上设有用于固定紧固件的固定孔，紧固件的下端固定在固定孔上，紧固件的上端伸出补焊面，补焊本体包裹焊接在紧固件的外围并填满补焊面。该专利文献解决了现有技术中补焊不牢的问题，适用于铸件等可焊接性材料；补焊牢固、耐用，可反复补焊、加工，加工后形成的产品基本没有焊接痕迹，而且具有很强的抗拉性、抗咬合性，坚固、耐用。但是采用焊接的方法对铸件的缺陷进行修补时，由于焊接的温度较高，容易出现气孔、夹渣、裂纹以及残余应力高等问题，而且缺陷附近的晶粒有可能由于高温而粗化，从而降低缺陷附近材料的机械性能。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种铸件缺陷修复装置与方法。根据本专利技术提供的铸件缺陷修复装置，包括轴肩、顶针以及搅拌针；所述轴肩的一端能够通过转轴连接外部器械，轴肩的另一端连接搅拌针并能够在外部器械的作用下带动搅拌针转动下压；顶针沿轴肩的径向方向设置在轴肩上，顶针连接搅拌针并能够将搅拌针固定在轴肩上；在进行铸件缺陷修复时，搅拌针作用于铸件缺陷。优选地，所述搅拌针包括固定结构与搅拌针根部；所述搅拌针根部为圆台结构，固定结构的一端与所述圆台的大端同轴连接，固定结构通过顶针固定在轴肩上，搅拌针根部能够作用于铸件缺陷。优选地，所述搅拌针的尺寸与铸件缺陷的尺寸匹配；所述搅拌针的材质与铸件的材质相同或不同；所述搅拌针与铸件的加工状态相同或不同。优选地，所述顶针与搅拌针的接触面以及所述搅拌针与轴肩的接触面上均涂覆有石墨涂料。优选地，所述搅拌针根部上设置有导流排气槽，所述导流排气槽呈螺旋状结构，导流排气槽绕搅拌针的轴线分布于搅拌针根部的表面；所述固定结构与搅拌针根部一体成型；所述导流排气槽的起始点越过搅拌针根部圆台的小端端部的中心。优选地，还包括控制器，所述控制器连接顶杆、轴肩、顶针与外部器械。优选地，所述轴肩的内部沿轴向设置有顶杆，所述顶杆能够将搅拌针推离轴肩；所述顶杆的轴向长度大于等于轴肩的轴向长度。根据本专利技术提供的铸件缺陷修复方法，采用所述的铸件缺陷修复装置，包括如下步骤：步骤1：对铸件进行修复前处理，并沿铸件厚度方向在带缺陷的位置预制导入孔；组装铸件缺陷修复装置并将铸件缺陷修复装置安装在外部器械上；步骤2：将铸件固定，并将铸件缺陷修复装置设置在铸件缺陷的对侧；步骤3：启动外部器械，外部器械带动轴肩旋转下压，从而带动搅拌针旋转下压，使搅拌针插入导入孔到设定深度并保持旋转设定时间；步骤4：当搅拌针插入导入孔的时间达到设定时间后，控制外部器械停止转动，使得搅拌针停止转动；步骤5：将轴肩从外部器械上拆卸，松开顶针并推动顶杆使搅拌针与轴肩分离，搅拌针位于导入孔中；步骤6：切除突出于铸件表面的搅拌针，完成铸件缺陷修复。优选地，步骤1中所述的修复前处理具体为：将铸件上存在铸件缺陷的表面进行抛光；所述导入孔的形状与搅拌针根部的形状匹配，导入孔的直径等于搅拌针根部圆台的小端的直径,导入孔的深度为铸件缺陷到铸件表面的深度,搅拌针根部的轴向长度大于等于导入孔深度。优选地，步骤3中搅拌针的旋转速度为400-1000r/min，搅拌针插入导入孔的速度为5-15mm/min，轴肩下压量为0.2-0.5mm；步骤3中的设定深度为搅拌针根部的轴向长度与轴肩下压量之和，设定时间为10-30s。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术结构简单，操作方便，利用了轴肩、搅拌针高速旋转时与铸件间的搅拌摩擦产生的热量以及剧烈的塑性变形效果，保证搅拌针与铸件实现冶金结合，获得的缺陷修复部位性能优良、质量稳定，同时不会因为温度过高而降低缺陷修复部位附近材料的机械性能。2、本专利技术采用了可更换的顶针作用于铸件缺陷的技术手段，具有能够即时拆卸、质量稳定、效果明显、效率高且适用于不同大小及形状的铸件缺陷等优点。3、本专利技术搅拌针根部设置有导流排气槽，能够引导焊接部位材料的流动以及促进气体的排出，防止在焊接处出现氧化夹渣或气泡。4、本专利技术在顶杆和搅拌针以及搅拌针和轴肩的接触面涂有石墨涂料，能够防止焊接过程中搅拌针与轴肩或顶杆之间由于温度较高，材料软化而发生粘合的情形。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术的铸件缺陷的修复方法示意图。图2为本专利技术的结构示意图。图3为本专利技术实施例1中NZ30K镁合金铸件缺陷经过修复后的组织图。图中示出：轴肩1顶杆5搅拌针2顶针6铸件3导流排气槽7铸件缺陷4搅拌针根部8具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。本专利技术提供了一种铸件缺陷修复装置和方法；包括以下步骤：首先，加工一个铸件缺陷修复装置，该装置与外部器械连接的部分(轴肩1)采用钢材质，与铸件3接触的部分(搅拌针2)选用的材质可以与铸件3的材质相同，也可以不同，所述外部器械采用搅拌摩擦焊机。搅拌针2通过顶针本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铸件缺陷修复装置，其特征在于，包括轴肩(1)、顶针(6)以及搅拌针(2)；/n所述轴肩(1)的一端能够通过转轴连接外部器械，轴肩(1)的另一端连接搅拌针(2)并能够在外部器械的作用下带动搅拌针(2)转动下压；/n顶针(6)沿轴肩(1)的径向方向设置在轴肩(1)上，顶针(6)连接搅拌针(2)并能够将搅拌针(2)固定在轴肩(1)上；/n在进行铸件缺陷修复时，搅拌针(2)作用于铸件缺陷(4)。/n

【技术特征摘要】
1.一种铸件缺陷修复装置，其特征在于，包括轴肩(1)、顶针(6)以及搅拌针(2)；
所述轴肩(1)的一端能够通过转轴连接外部器械，轴肩(1)的另一端连接搅拌针(2)并能够在外部器械的作用下带动搅拌针(2)转动下压；
顶针(6)沿轴肩(1)的径向方向设置在轴肩(1)上，顶针(6)连接搅拌针(2)并能够将搅拌针(2)固定在轴肩(1)上；
在进行铸件缺陷修复时，搅拌针(2)作用于铸件缺陷(4)。


2.根据权利要求1所述的铸件缺陷修复装置，其特征在于，所述搅拌针(2)包括固定结构与搅拌针根部(8)；
所述搅拌针根部(8)为圆台结构，固定结构的一端与所述圆台的大端同轴连接，固定结构通过顶针(6)固定在轴肩(1)上，搅拌针根部(8)能够作用于铸件缺陷(4)。


3.根据权利要求1所述的铸件缺陷修复装置，其特征在于，所述搅拌针(2)的尺寸与铸件缺陷(4)的尺寸匹配；
所述搅拌针(2)的材质与铸件(3)的材质相同或不同；所述搅拌针(2)与铸件(3)的加工状态相同或不同。


4.根据权利要求1所述的铸件缺陷修复装置，其特征在于，所述顶针(6)与搅拌针(2)的接触面以及所述搅拌针(2)与轴肩(1)的接触面上均涂覆有石墨涂料。


5.根据权利要求2所述的铸件缺陷修复装置，其特征在于，所述搅拌针根部(8)上设置有导流排气槽(7)，所述导流排气槽(7)呈螺旋状结构，导流排气槽(7)绕搅拌针(2)的轴线分布于搅拌针根部(8)的表面；
所述固定结构与搅拌针根部(8)一体成型；
所述导流排气槽(7)的起始点越过搅拌针根部(8)圆台的小端端部的中心。


6.根据权利要求1所述的铸件缺陷修复装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器连接顶杆(5)、轴肩(1)、顶针(6)与外部器械。


7.根据权利要求1所述的铸件缺陷修复装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑飞燕，方浩澜，彭立明，刘保良，付彭怀，吴玉娟，陈娟，
申请(专利权)人：上海交通大学，上海轻合金精密成型国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31