機(jī)械設(shè)備零部件再制造工藝技術(shù)研究

孫彥榮

（榆林市牛家梁煤炭集運(yùn)有限責(zé)任公司，陜西 榆林 719000）

1 機(jī)械零部件再制造意義

項(xiàng)目完成了煤礦綜采設(shè)備星行輪架、液壓支架立柱油缸缸筒、中缸、活柱等機(jī)械零部件進(jìn)行修復(fù)再制造的研究。本項(xiàng)目正是基于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)煤礦設(shè)備的巨大需求，特別是國(guó)家鼓勵(lì)中部崛起的機(jī)遇下、陜西省扶持“兩區(qū)”項(xiàng)目建設(shè)之際，通過先進(jìn)工藝技術(shù)與設(shè)備，對(duì)礦用液壓支架立柱油缸開展再制造研究與生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)再制造的批量化生產(chǎn)，項(xiàng)目符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策，屬于國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)范疇。該技術(shù)主要選用先進(jìn)的國(guó)產(chǎn)設(shè)備，安全可靠的等離子表面再制造技術(shù)生產(chǎn)工藝，具有高安全性、可靠性、低成本、低污染的優(yōu)勢(shì)。由于生產(chǎn)自動(dòng)化程度較傳統(tǒng)工藝有很大提高，加工工藝穩(wěn)定可控，生產(chǎn)規(guī)模合理，可以保證產(chǎn)品的質(zhì)量要求，經(jīng)檢測(cè)公司生產(chǎn)的產(chǎn)品，質(zhì)量指標(biāo)已達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，達(dá)到目前國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。

2 再制造技術(shù)工藝技術(shù)研究?jī)?nèi)容

針對(duì)我區(qū)煤礦綜采機(jī)械設(shè)備、零部件的服役期到來，應(yīng)用比較成熟的修復(fù)技術(shù)，在煤炭、化工行業(yè)內(nèi)開展機(jī)械裝備的再制造工作。研究耐磨金屬修補(bǔ)膠成功修復(fù)煤礦綜采液壓支架立柱油缸密封套的再制造，采煤機(jī)械設(shè)備零部件的修復(fù)再制造。研究冷焊、堆焊完成煤礦綜采機(jī)械設(shè)備零部件的冷焊、二保焊再制造。研究電刷鍍技術(shù)完成煤礦綜采液壓支架油缸外缸、中缸、活柱液壓零部件和采機(jī)械設(shè)備其它零部件的再制造。研究試驗(yàn)再制造的煤礦綜采機(jī)械零部件提高使用壽命1～2倍，50%的實(shí)現(xiàn)再回收、再利用、再制造，達(dá)到了循環(huán)利用。煤礦綜采設(shè)備機(jī)械零部件的再制造，如油缸缸體再制造修復(fù)，刮板機(jī)溜槽的再制造修復(fù)。采用尖端技術(shù)，對(duì)磨損較大（內(nèi)孔直徑磨損1～3mm）的液壓油缸體內(nèi)孔，進(jìn)行增材再制造，恢復(fù)缸體內(nèi)孔尺寸，提高缸體使用壽命1～2倍，實(shí)現(xiàn)廢舊缸體再利用，達(dá)到循環(huán)使用，為企業(yè)節(jié)約開支，提高企業(yè)效益。研究再制造修復(fù)材料配件所用原材料主要是絲材、金屬合金粉末等，無任何特殊材料，目前市場(chǎng)完全可滿足需求。

3 液壓支架油缸鍍層刷鍍?cè)僦圃旃に?/h2>

對(duì)液壓支架油缸表面局部缺陷造成油缸失效采用電鍍修復(fù)技術(shù)修復(fù)再制造，是省時(shí)省事，成本低、效果好的一種再制造技術(shù)。利用電解方法使電解液中的金屬離子在零件表面上還原成金屬原子并沉積在零件表面上形成具有一定結(jié)合力和厚度鍍層的一種方法。采用專用的直流電源設(shè)備，電源的正極接鍍筆，負(fù)極接工件，鍍筆通常采用高純石墨塊作陽極材料，外包棉花或滌棉套，基本變化過程金屬離子在液相中傳質(zhì)，到達(dá)陰極表面邊界層，金屬離子穿過陰極表面邊界層完成表面轉(zhuǎn)化與陰極的電子交換，金屬原子被還原成吸附態(tài)金屬原子后續(xù)表面轉(zhuǎn)化，金屬原子結(jié)晶。液壓支架油缸缸筒、中缸、活柱表面局部損壞堆焊、電刷鍍修復(fù)再制造工藝流程：清洗檢驗(yàn)——工藝設(shè)計(jì)——機(jī)械打磨——堆焊——打磨——電刷鍍——修磨至精度要求——檢驗(yàn)入庫。

清洗：對(duì)缺陷油缸筒（活柱、中缸）表面進(jìn)行徹底清洗，檢查失效形式，修復(fù)工藝設(shè)計(jì)：根據(jù)損壞程度，檢驗(yàn)結(jié)果設(shè)計(jì)修復(fù)工藝，修復(fù)，編制工藝規(guī)程、工藝卡片、工藝技術(shù)參數(shù)。對(duì)缺陷深度大于0．5mm時(shí)首先采用冷焊打底，修磨后進(jìn)行電刷鍍修復(fù)，對(duì)于深度小于0．5mm時(shí)直接采用電刷鍍修復(fù)。金屬冷焊工藝流程：對(duì)缺陷進(jìn)行表面打磨處理——徹底去除缺陷疲勞層——清理干凈缺陷表面——冷堆焊高度大于1mm為止（堆焊層無氣孔、夾渣等缺陷）——修磨堆焊表面（曲線與工件表面一致粗糙度Ra0．8）——檢驗(yàn)合格轉(zhuǎn)電刷鍍。表面電刷鍍工藝流程：表面打磨預(yù)處理——丙酮清洗表面——非鍍面遮蔽——電凈—水洗——2號(hào)活化——水洗——3號(hào)活化——水洗——鍍底鎳——水洗——尺寸恢復(fù)鍍厚——水洗——工作鍍層——水洗——打磨至要求——檢驗(yàn)。

表面打磨：采用機(jī)械打磨去除表面上的毛剌，疲勞層，修整表面，圓柱面弧度與工件一致，表面粗糙度Ra＜2．5μm，露出金屬基體表面，以保證電刷鍍層與基體的結(jié)合強(qiáng)度。表面預(yù)處理：清洗、脫脂、防銹、角向磨光處理，汽油清洗，丙酮清洗。電凈處理：除經(jīng)過機(jī)械打磨后殘留在工件表面鐵屑和油污，除去表面微觀上的油污，刷鍍過程進(jìn)行2次以上電凈處理，確保工件表面潔凈無油污。工藝參數(shù)，電流19～23A，電壓11V，時(shí)間20～30s。表面凈化：2號(hào)凈化是去除工件表面的氧化膜和銹蝕產(chǎn)物，露出新鮮的純金屬表面，經(jīng)過活化后金屬表面為均勻的灰色或灰褐色。工藝參數(shù)，電流22～25A，電壓11V，時(shí)間8～10s。3號(hào)活化是去除2號(hào)活化后的殘存在表面上的灰褐色，使等鍍表面露出銀白色或銀灰色的純金屬表面。工藝參數(shù)，電流22～25A，電壓 11V，時(shí)間 8～10s。

鍍底層鎳：是為提高后續(xù)鍍層與基體的結(jié)合強(qiáng)度，工作表面經(jīng)仔細(xì)電凈處理、活化處理后，首先用特殊鎳鍍液預(yù)鍍0．01～0．02mm底層，底層鎳鍍至表面呈均勻的亮白色為止。工藝參數(shù)，電流20～25A，電壓11V，時(shí)間大約15～30s。尺寸恢復(fù)鍍層：主要是恢復(fù)尺寸增加厚度，可以選用快速鎳（也可用高速銅）鍍液快速鎳鍍液，鍍層根據(jù)需要確定。工藝參數(shù)，電流20～28A，電壓11V，時(shí)間5～10分（根據(jù)厚度決定），一般厚度為不超過0．5mm。工作鍍層：是為提高表面硬度、耐磨、耐腐、鍍層表面顏色與原件表層一致、滿足工件表面要求的工作鍍層。工藝參數(shù)，電流23～25A，電壓6V，時(shí)間1～2分鐘。鍍后處理：用自來水徹底清洗沖刷電刷鍍表面和鄰近部位，用壓縮空氣吹干，表面涂防銹上防銹油。

經(jīng)使用電刷鍍工藝再制造了液壓支架立柱中缸外表、活柱外表，經(jīng)過下井使用取得了良好的效果，研究證明電刷鍍技術(shù)應(yīng)用煤礦液壓支架油缸的修復(fù)具有投資少、設(shè)備輕便，操作工藝方便快捷、工藝靈活、鍍層質(zhì)量好、沉積速度快、鍍層結(jié)合強(qiáng)度高、適用范圍廣、對(duì)環(huán)境污染小、省水省電等優(yōu)點(diǎn)，可在機(jī)械維修廣泛推廣使用，修復(fù)成本是新品的10%，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

4 電刷鍍?cè)僦圃齑笾行陀透捉?jīng)

經(jīng)反復(fù)工藝研究試驗(yàn)，完成了油缸缸口修復(fù)再制造，對(duì)油缸缸口的損壞，采用堆焊不銹鋼復(fù)合層，完成了液壓支架立柱油缸缸口復(fù)合雙金屬修復(fù)再制造工藝，共再制造油缸364支。安裝使用證明具有耐腐蝕，延長(zhǎng)了使用壽命，取得了良好的效果。對(duì)液壓支架立柱油缸局部電鍍層或表面損壞的修復(fù)再制造，采用冷補(bǔ)焊、電刷鍍工藝大型液壓油缸表面腐蝕失效的修復(fù)再制造。實(shí)踐證明該技術(shù)是修復(fù)成本低、快捷方便、無污染的綠色環(huán)保技術(shù)。大型油缸密封套的修復(fù)再制造，采用高強(qiáng)金屬修補(bǔ)膠修復(fù)再制造各種液壓油缸密封套410件。經(jīng)過實(shí)際使用，具有修復(fù)成本低、密封可靠、無污染等優(yōu)點(diǎn)。

5 結(jié)語

應(yīng)用現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)開展煤礦機(jī)械設(shè)備再制造是一項(xiàng)利國(guó)利民的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，再制造是綠色制造，既有利于環(huán)境，又有很高的經(jīng)濟(jì)效益，發(fā)展?jié)摿薮?，是科學(xué)社會(huì)發(fā)展進(jìn)步的基石產(chǎn)業(yè)。再制造業(yè)是解決全球資源緊缺和浪費(fèi)、環(huán)境污染以及對(duì)各種廢舊資源循環(huán)利用的最佳方法和有效途徑之一。采用先進(jìn)的表面處理技術(shù)，電刷鍍、冷堆焊、等離子表面再制造技術(shù)，對(duì)即將報(bào)廢的或已報(bào)廢的液壓支架立柱油缸缸筒、中缸、活柱進(jìn)行修復(fù)是一種可行的再制造工藝，具有生產(chǎn)工藝可靠，操作簡(jiǎn)便，原料供應(yīng)充足、能源消耗低，是綠色、環(huán)保、節(jié)能的生產(chǎn)模式。不斷的研究、應(yīng)用先進(jìn)制造技術(shù)、先進(jìn)制造工藝，促進(jìn)再制造技術(shù)升級(jí)，是煤礦機(jī)械設(shè)備廢舊零部件再回收、再利用、再制造恢復(fù)零部件原有的技術(shù)特性或超過原來技術(shù)特性的有效途經(jīng)。開展煤礦機(jī)械設(shè)備零部件再制造，是日后煤礦機(jī)械設(shè)備整機(jī)再制造的基礎(chǔ)工作，也是其它機(jī)械設(shè)備再制造的基礎(chǔ)，零部件的再制造具有良好的社會(huì)效益、環(huán)境效益。再制造技術(shù)有著廣闊的市場(chǎng)和發(fā)展前景。

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