表面鍍覆技術(shù)在工程特種車維修中的應(yīng)用

單建福

（大慶油田鉆探工程公司鉆技一公司)

表面鍍覆技術(shù)在工程特種車維修中的應(yīng)用

單建福*

（大慶油田鉆探工程公司鉆技一公司)

主要介紹表面鍍覆技術(shù)覆蓋層的功能特性及其在特種車維修中的應(yīng)用。借助于鍍覆層的耐磨、耐蝕、減摩等特性，可以提高車輛零部件的使用壽命，提高設(shè)備的完好率和出勤率。

鍍覆技術(shù)故障修理工藝特種車軸鍍層

表面鍍覆技術(shù)，即在固體材料表面加覆蓋層，可提高材料抵御環(huán)境作用的能力，如抗磨損、耐腐蝕，或賦予零部件表面一種或幾種功能特性（如減摩、吸熱、導(dǎo)電、導(dǎo)磁、抗阻尼）。表面鍍覆技術(shù)在工程車修理中具有現(xiàn)場(chǎng)不解體施鍍，鍍層與基體結(jié)合強(qiáng)度高，鍍后不變形，不需機(jī)械加工等優(yōu)勢(shì)，是工程機(jī)械修理首選的修復(fù)工藝，也是目前大力推廣的新技術(shù)工藝和優(yōu)化修理方案。表面鍍覆技術(shù)在哈里伯頓工程車C500底盤、HT400泵和奔馳4143工程車的奔馳932底盤、PSM138大泵上廣泛使用。

1 表面鍍覆技術(shù)在工程特種車中應(yīng)用范圍

引進(jìn)的工程特種車技術(shù)先進(jìn)，機(jī)、電、液一體化，但零部件價(jià)格昂貴，并且供貨周期長(zhǎng)。為了克服零部件短缺和降低成本，我們主要對(duì)哈里伯頓水泥車和奔馳4143水泥車的中橋、后橋、轉(zhuǎn)向半軸、轉(zhuǎn)向立軸、傳動(dòng)軸、輸入（出）軸叉、方向傳動(dòng)花鍵軸以及泥漿泵的主軸和柱塞等軸類零部件的磨損、燒蝕、劃痕等部位進(jìn)行了表面鍍覆工藝修復(fù)，提高了車輛和設(shè)備的完好率。

2 工程特種車常見故障

工程特種車軸類零部件的常見故障有三類：（1）轉(zhuǎn)向系游隙過大，方向沉重；（2）底盤傳動(dòng)系有異響；（3）各旋轉(zhuǎn)軸油封漏油。

轉(zhuǎn)向系游隙過大，方向沉重的原因：（a）轉(zhuǎn)向花鍵軸磨損嚴(yán)重，從而產(chǎn)生較大的游隙；（b）轉(zhuǎn)向立軸與滑動(dòng)軸承產(chǎn)生燒蝕；（c）轉(zhuǎn)向橋軸頭產(chǎn)生燒蝕；（d）轉(zhuǎn)向半軸與滑動(dòng)軸承產(chǎn)生燒蝕。

底盤傳動(dòng)系有異響的原因：（a)傳動(dòng)軸花鍵磨損嚴(yán)重；（b）傳動(dòng)軸萬向節(jié)松曠；（c）橋間差速器、分動(dòng)箱等齒輪軸磨損嚴(yán)重。

各工作軸油封漏油的原因：（a）底盤各工作橋、軸類零部件工作面磨損嚴(yán)重；（b）大泵類的主軸和柱塞工作面磨損嚴(yán)重。

3 優(yōu)化修理工藝，提高零部件的使用壽命

表面鍍覆修理工藝的優(yōu)化可從以下兩方面入手：金屬軸、橋類磨損刷鍍修復(fù)；非金屬花鍵配合松曠的化學(xué)鍍修復(fù)。

3.1 金屬軸、橋類零部件磨損刷鍍修復(fù)

金屬軸、橋類零部件磨損刷鍍修復(fù)可以分為：（1）從提高鍍層與基體結(jié)合強(qiáng)度、增強(qiáng)導(dǎo)熱性和耐磨性方面選鍍液施鍍；（2）從快速恢復(fù)尺寸、提高耐磨性和耐腐蝕方面選鍍液施鍍。

3.1.1 提高鍍層與基體結(jié)合強(qiáng)度，增強(qiáng)導(dǎo)熱性和耐磨性

提高表面鍍層與基體結(jié)合強(qiáng)度主要針對(duì)工程特種車的中橋、后橋和大泵主軸的修理。它們尺寸恢復(fù)范圍一般在0.04～0.12 mm，屬于薄鍍層，主要是為了消除橋與軸頭軸承、大泵主軸與軸承過大的配合間隙，從而避免燒蝕和徑向跳動(dòng)過大故障。

中橋、后橋和大泵主軸材料為中碳鋼，其修復(fù)采用特殊鎳打底2～5 μm，然后用快速鎳在電壓10～15 V、相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度4～6 m/min、沉積速度1～6 μm/min的刷鍍條件下進(jìn)行零部件修復(fù)。鎳的鍍層有硬度高、耐磨性好、抗高溫的特點(diǎn)。采用上述方法施鍍成功地解決了哈里伯頓工程車C500底盤和奔馳4143工程車奔馳932底盤中橋、后橋和大泵主軸燒蝕、徑向跳動(dòng)過大的故障。

3.1.2 快速恢復(fù)尺寸，提高零部件耐磨性和耐蝕性

快速恢復(fù)零部件的尺寸，主要解決零部件與油封接合面磨損嚴(yán)重而產(chǎn)生漏油、漏水等故障。它要求鍍層厚，恢復(fù)尺寸在0.20～1.00 mm的范圍。這樣的零部件在用電凈液除油后用1號(hào)活化液（H2SO480.6 g/L，(NH4)2SO4110.9 g/L）和2號(hào)活化液(HCl 25 g/L,NaCl 140.1 g/L)活化去除氧化層，再用熱水清洗，然后用特殊鎳打底2～5 μm，用堿銅做中間層刷鍍130 μm，再用特殊鎳進(jìn)行刷鍍5～10 μm，直到尺寸恢復(fù)至與標(biāo)準(zhǔn)尺寸差130 μm時(shí)再用快速鎳鍍表面層。

鍍層單層厚度不宜超過130 mm，否則容易產(chǎn)生應(yīng)力向一個(gè)方向增加，引起脫層，所以我們采用復(fù)合層鍍層。堿銅沉積快，適宜用做中間層，而且銅硬度適中，與堿鎳、堿鈷、堿鎢等結(jié)合好。鍍堿銅和快速鎳時(shí)電壓8～14 V，相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度6～14 m/min，沉積速度1～12 μm。銅具有良好的耐腐蝕性，鎳、鎢具有很好的耐磨性。采用上述方法施鍍成功地解決了哈里伯頓和奔馳4143工程車的半軸、主減速器、分動(dòng)箱、各傳動(dòng)軸軸叉和大泵柱塞的漏油、漏水問題。

對(duì)于表面磨損超過1 mm的零部件，先對(duì)磨損面精車3～5 mm，然后鑲過盈軸套，并對(duì)軸套表面鍍鎳、鎢或鎳-鎢合金，以保證其耐磨性和光潔度。在工程車的軸類、柱塞類零部件上鍍鎳、鎢或鎳-鎢合金，不但硬度高、耐磨性好，還具有良好的拋光性能，鍍層光亮，長(zhǎng)時(shí)間保持光澤性，不用二次加工。

表面鍍覆技術(shù)的硬度指標(biāo)采用顯微硬度計(jì)來計(jì)量，鍍覆后的零部件硬度達(dá)到HV529～458（由于鍍層薄不可用布氏硬度和洛氏硬度）。

鍍鎳耐磨性指標(biāo)等于或高于45鋼淬火加180℃回火后的指標(biāo)。鍍層的表面粗糙度在6.3以下。

3.2 非金屬花鍵松曠的化學(xué)鍍覆修復(fù)工藝

哈里伯頓工程車和奔馳4143工程車是世界上工程技術(shù)最前沿的車輛，為了保證其使用完好率、保證行車的安全可靠性，我們用表面鍍覆技術(shù)對(duì)其修理工藝進(jìn)行了創(chuàng)新。以前為了解決花鍵游隙過大的問題，總是在鍵槽內(nèi)鑲嵌銅皮，但這樣只能在短時(shí)間內(nèi)解決問題，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)銅皮就粉碎了，游隙依然很大。為了徹底解決這一頑癥，我們用化學(xué)鍍的方法來解決不規(guī)則軸面和不規(guī)則孔面的修復(fù)問題。首先，對(duì)非金屬花鍵軸和孔進(jìn)行除油、除污處理；然后，采用化學(xué)藥劑對(duì)軸、孔進(jìn)行粗化，增大非金屬軸、孔表面的凹凸面積，以增強(qiáng)鍍層的吸附力和增大沉積面積；粗化后繼續(xù)對(duì)非金屬軸進(jìn)行敏化處理，使其表面吸附一層容易被還原的物質(zhì)，保證在下一步活化處理時(shí)通過還原反應(yīng)形成一層金屬膜；而后將活化的非金屬軸、孔放入鍍池進(jìn)行化學(xué)鍍，這樣非金屬表面就會(huì)有一層導(dǎo)電金屬膜生成；最后根據(jù)需要的厚度進(jìn)行刷鍍。通過對(duì)非金屬花鍵的修復(fù)我們成功地解決了方向轉(zhuǎn)動(dòng)游隙大、傳動(dòng)軸花鍵松曠產(chǎn)生異響等故障，延長(zhǎng)了方向花鍵軸和主車底盤傳動(dòng)軸、甲板傳動(dòng)軸的使用壽命。

4 結(jié)束語

設(shè)備的完好率是鉆探系統(tǒng)完成優(yōu)質(zhì)井，提高井速的保障。鍍覆技術(shù)成功地解決了零部件供應(yīng)周期長(zhǎng)的矛盾，減少了車輛修理頻次。我們從2006年起采用表面鍍覆技術(shù)維修工程車并對(duì)所有的車輛進(jìn)行了跟蹤回訪，得到的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是轉(zhuǎn)向半軸四年內(nèi)只更換過一次，而使用新半軸的四年內(nèi)卻更換了二次或二次以上。大泵柱塞使用鍍覆技術(shù)后兩年更換一次，而換用新的柱塞卻必須一年一換。其它鍍覆修理的零部件如傳動(dòng)軸、軸叉等至今還沒有更換過。表面鍍覆技術(shù)使零部件平均使用壽命提高了1.5倍以上。

技術(shù)作為先進(jìn)生產(chǎn)力是我們大慶油田保持4 000萬t產(chǎn)量的有力保證，也是修理行業(yè)不斷發(fā)展的不竭動(dòng)力。

[1] 徐濱士，朱紹華.表面工程理論與技術(shù)[M].北京：國防工業(yè)出版社，1999.

[2] 梁志杰.現(xiàn)代表面鍍覆技術(shù)問答[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

Application of Surface Plating Technology in Special Engineering Vehicles Maintenance

Shan Jianfu

The functional performance and application in special engineering vehicles maintenance of surface plating cover are mainly introduced.The working life span of vehicle parts is increased by the plating cover characteristics such as anti-friction,anti-corrosion and friction-reduction,so as to improve the availability and attendance rate of vehicles.

Plating technology;Fault;Maintenance technique;Special vehicle;Shaft;Plating

TQ 153

*單建福，男，1971年生，工程師。大慶市，163453。

2012-02-15）