刷鍍技術(shù)在車床導(dǎo)軌修復(fù)中的應(yīng)用

魏靜姿，孟宏杰

（唐山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 唐山 063299）

0 引言

機(jī)床導(dǎo)軌是裝配機(jī)床各部件的基礎(chǔ)件，起著支承、導(dǎo)向及確定主要部件相互位置關(guān)系的作用。車床在長期使用過程中, 導(dǎo)軌會出現(xiàn)彎曲、表面磨損及硬物劃傷等缺陷。目前，導(dǎo)軌的修復(fù)主要采用磨削和刮削2種工藝方法。

某車床在長期使用過程中，由于鐵屑硬物刮擦使導(dǎo)軌產(chǎn)生磨粒磨損、劃傷等缺陷，整個(gè)導(dǎo)軌表面出現(xiàn)了許多深淺及長短不一的劃痕、凹坑，劃傷部位最深深度為1mm, 長度達(dá)到800mm， 導(dǎo)致導(dǎo)軌表面失效。由于導(dǎo)軌損傷面積大且部分劃痕較深，采用磨削或刮削修復(fù)會非常困難、費(fèi)事、周期長。將刷鍍技術(shù)應(yīng)用于該車床導(dǎo)軌的修復(fù), 設(shè)備簡單、操作方便、成本低、修復(fù)質(zhì)量高，完全滿足了導(dǎo)軌使用性能要求。

1 刷鍍技術(shù)工作原理

刷鍍是在鍍槽電鍍基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新技術(shù)，因其操作簡便、結(jié)合強(qiáng)度高、環(huán)保、生產(chǎn)效率高及變形小等優(yōu)點(diǎn)，使其在設(shè)備維修中應(yīng)用越來越廣泛。

刷鍍時(shí)工件與專用直流電源的負(fù)極連接，刷鍍筆與電源正極連接。刷鍍筆上的陽極包裹著棉花和棉紗布，蘸上刷鍍專用的電解液，與工件待鍍表面接觸并作相對運(yùn)動(dòng)。接通電源后，電解液中的金屬離子在電場作用下向工作表面遷移，從工件表面獲得電子還原成金屬原子，結(jié)晶沉積在工件表面上形成金屬鍍層[1]。刷鍍工作原理示意圖如圖1所示。

圖1 刷鍍工作原理示意圖

2 導(dǎo)軌刷鍍修復(fù)工藝

2.1 鍍層設(shè)計(jì)

修復(fù)后的導(dǎo)軌表面應(yīng)平整，具有足夠的強(qiáng)度、硬度及較強(qiáng)的耐磨損、抗腐蝕等性能[2]。力學(xué)性能要求：鍍層表面硬度 ≥ 450 HV；拉伸強(qiáng)度 ≥350 MPa ; 剪切強(qiáng)度 ≥ 250MPa。

根據(jù)車床導(dǎo)軌損傷情況，導(dǎo)軌修復(fù)分2個(gè)階段。第1階段：局部修復(fù)。首先對深度≥0 .2 mm的劃痕、凹坑進(jìn)行修復(fù)，選用堿性銅（SDY403）鍍底層, 堿性銅能夠改變釬焊性；然后用Sn-Bi+Cu+Ni合金以釬焊形式填充劃痕、凹坑，使劃痕、凹坑深度＜0.2 mm。第2階段：整體修復(fù)。對整個(gè)導(dǎo)軌表面進(jìn)行修復(fù)，根據(jù)導(dǎo)軌表面技術(shù)要求，采用復(fù)合鍍層，復(fù)合鍍層示意圖如圖 2所示。選用堿性銅鍍底層, 能提高鍍層與基體的結(jié)合強(qiáng)度及穩(wěn)定性[3]；選用快速鎳鍍尺寸層, 尺寸層是專門恢復(fù)零件尺寸的鍍層，達(dá)到節(jié)省貴重工作層金屬，提高修復(fù)層厚度及結(jié)合強(qiáng)度的目的；選用Ni -Wu“D”合金鍍液鍍工作層，滿足導(dǎo)軌的物理力學(xué)性能要求。

圖2 復(fù)合鍍層示意圖

2.2 刷鍍流程及工藝參數(shù)

2.2.1 第 1 階段 ：局部修復(fù)

1）鍍前準(zhǔn)備。一是表面清理。用汽油、煤油或丙酮浸泡劃痕、凹坑，用鋼絲刷去除油污，將表面清理干凈。二是打磨。用銼刀、細(xì)砂紙打磨修整劃痕、凹坑，非鍍表面用聚乙烯膠帶紙包裹好。三是電凈。工件接電源負(fù)極，采用SGY—1電凈液，電壓為10～14V, 刷鍍筆運(yùn)動(dòng)速度為4～ 8m/min。電凈處理使電凈液成分解液形成氣泡，撕破表面油膜，達(dá)到脫脂的目的[4]。電凈后用水清洗，刷鍍表面應(yīng)達(dá)到完全濕潤，不得有掛水現(xiàn)象。四是活化處理。電凈之后緊接著是活化處理，其實(shí)質(zhì)是除去工件表面的氧化膜，使工件表面露出純凈的金屬層，以提高鍍層與基體之間的結(jié)合力[3]?；罨瘯r(shí)，工件接電源正極，電壓為10～14V, 刷鍍筆運(yùn)動(dòng)速度為6～8m/min。先用2號活化液（SHY—2）活化至表面呈灰黑色，水洗，再用3號活化液（SHY—3）活化至表面呈均勻銀灰色，用清水將工件表面徹底清洗干凈。

2）刷鍍及釬焊。一是刷鍍底層。將深度＞0.2 mm的劃痕、凹坑，用堿性銅刷鍍, 刷鍍厚度為10～50μm；電壓為10 V ; 刷鍍筆運(yùn)動(dòng)速度為15～30 m/min ; 溫度為30～50 ℃ ; 時(shí)間為30 s。刷鍍后用水清洗干凈。二是釬焊。用Sn-Bi+Cu+Ni 合金釬焊填充劃痕、凹坑。三是打磨。用銼刀、細(xì)砂紙對填充突出的合金進(jìn)行打磨，使劃痕、凹坑深度＜0.2 mm。

2.2.2 第 2 階段 ：整體修復(fù)

從鍍前準(zhǔn)備到刷鍍堿性銅底層工藝流程與第1階段相同，但底層刷鍍厚度為20μm。注意在打磨時(shí)應(yīng)用油石或細(xì)砂紙打磨整個(gè)導(dǎo)軌表面，打磨去除厚度越少越好，約為200μm。

1）刷鍍尺寸層。選用快速鎳鍍尺寸層, 刷鍍厚度為120μm；電壓為14 V ; 刷鍍筆運(yùn)動(dòng)速度為13～ 15 m/min ; 時(shí)間為50～ 90s。

2）刷鍍工作層。選用Ni -Wu“D”合金鍍液鍍工作層，刷鍍厚度為100μm（留有40μm的修磨余量）；電壓為12～14 V ; 刷鍍筆運(yùn)動(dòng)速度為17～20 m/min ; 溫度為30～50 ℃；時(shí)間為40～ 80 s。

3）鍍后檢查。用清水沖凈表面殘留物并干燥，檢查鍍層有無脫落或缺陷。

4）修整。用綠色碳化硅砂輪磨削加工導(dǎo)軌表面，用0.02/1000水平儀和百分表進(jìn)行平面度及直線度檢測，確保磨削精度及表面光潔度要求；涂油。

5）驗(yàn)收。檢測加工精度、表面粗糙度及導(dǎo)軌表面力學(xué)性能，應(yīng)滿足導(dǎo)軌的技術(shù)要求。

3 結(jié)論

對于損傷面積大且部分劃痕較深的導(dǎo)軌表面，用刷鍍技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)磨削、刮削方法修復(fù)，操作簡便、經(jīng)濟(jì)、快捷, 修復(fù)質(zhì)量高。該導(dǎo)軌鍍層表面經(jīng)檢測：表面硬度≥500HV，拉伸強(qiáng)度≥380MPa,剪切強(qiáng)度≥300 MPa , 力學(xué)性能強(qiáng)，完全能滿足導(dǎo)軌的使用性能要求。