零件鍍銅表面車削修理的故障分析

李建華，劉建海

海翔機(jī)械廠 河北邯鄲 057150

1 序言

某型發(fā)動機(jī)安裝的軸承座經(jīng)過一個(gè)壽命周期的使用后，軸承座接觸工作表面因振動磨損而發(fā)生尺寸變化，經(jīng)計(jì)量檢測，有的尺寸已不能保證正常的配合要求。根據(jù)修理要求，經(jīng)檢查尺寸不合格的零件需進(jìn)行鍍銅后車削修理，以達(dá)到該零件再次使用的目的。但在軸承座車削加工過程中，多次發(fā)生鍍銅層脫落、掉塊，或銅層表面出現(xiàn)多處黑色點(diǎn)蝕狀物質(zhì)或氣孔的問題。以下對后軸承座鍍銅表面車削加工修理中的銅層脫落等問題進(jìn)行研究，找出原因及預(yù)防措施。后軸承座結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 后軸承座結(jié)構(gòu)

2 原因分析

2.1 鍍銅車削修理工藝

修理車間對軸承座配合尺寸φ188-0.03-0.06mm進(jìn)行檢查，若該尺寸因磨損而不滿足裝配要求，則對該表面進(jìn)行鍍銅處理，再經(jīng)機(jī)加工車間對該表面進(jìn)行車削加工：①對該表面進(jìn)行初始切削加工，將需鍍銅表面車削加工到露出機(jī)體材料，呈現(xiàn)金屬色為止。②將零件發(fā)送至表面處理車間，進(jìn)行配合表面鍍銅的工序。③鍍銅后返回加工車間對鍍銅表面進(jìn)行粗、精加工，最終保證配合尺寸要求。

技術(shù)要求：車削修理后的鍍銅層表面應(yīng)完整，銅層與機(jī)體金屬結(jié)合良好，不應(yīng)出現(xiàn)銅層局部脫落、掉塊或腐蝕坑等缺陷。

2.2 銅層脫落的原因分析

（1）切削要素影響 如果選用的切削深度較大，刀具工作時(shí)會對零件產(chǎn)生很大的切削力，當(dāng)超出鍍層與金屬機(jī)體之間的結(jié)合力時(shí)，鍍層就會脫落。另外切削力較大時(shí)，刀具容易發(fā)生振動，也會影響加工表面的表面粗糙度期情況，甚至使鍍層表面發(fā)生脫落、掉塊，尤其是在鍍層的邊緣部位[1，2]。

（2）鍍銅前的表面影響 進(jìn)行后軸承座鍍銅前需對表面進(jìn)行車削加工，除了要保證加工表面的表面粗糙度要求外，還要在保證尺寸的情況下盡量減少機(jī)體材料的去除量。加工時(shí)先對零件進(jìn)行裝夾，找正基準(zhǔn)表面A（見圖1），然后通過夾具保證外圓表面車削中與基準(zhǔn)B的同軸度要求，從而使外圓表面沿圓周方向的去除量均勻一致，避免出現(xiàn)一面已加工到機(jī)體，而相對表面尚未加工到機(jī)體的偏斜問題。經(jīng)了解，軸承座在發(fā)動機(jī)工作中為承力件，主要承受徑向力，同時(shí)還承受一定的軸向力。工作時(shí)，軸承座裝配表面如外圓表面φ188-0.03-0.06mm等，因發(fā)動機(jī)振動而發(fā)生磨損，返廠修理時(shí)檢查，零件尺寸往往發(fā)生很大變化，同時(shí)裝配表面也會出現(xiàn)局部硬化、有氧化皮或凹坑的現(xiàn)象。在機(jī)加工車間鍍銅前的車削加工過程中，即使加工尺寸已達(dá)到規(guī)定要求，但表面的硬化皮或凹坑還有可能存在，這些缺陷的存在會直接影響鍍銅層的質(zhì)量。如果缺陷不去除，則會使氧化皮或凹坑處的鍍銅層與機(jī)體的結(jié)合力不夠，甚至沒有結(jié)合，那么在切削加工中就很容易在缺陷部位發(fā)生銅層脫落或者表面出現(xiàn)凹坑的缺陷。

（3）鍍銅層質(zhì)量的影響 銅層脫落問題的發(fā)生還有一個(gè)非常重要的原因，那就是鍍銅層質(zhì)量本身的問題[3]。

1）在鍍銅前要嚴(yán)格按工藝操作，對鍍銅表面進(jìn)行完全清理，清洗干凈才能保證鍍銅質(zhì)量。鍍銅前的表面清理程度會直接影響后續(xù)鍍銅層的加工質(zhì)量，若表面存在硬化層或凹坑（凹坑內(nèi)部未去除表面硬化層），也會直接影響鍍銅層的質(zhì)量。

2）鍍銅層厚度影響。后軸承座進(jìn)行第一次鍍銅車削修理時(shí)，機(jī)體尺寸大，所需鍍層的厚度尺寸偏小，很容易保證。但隨著發(fā)動機(jī)的使用，為了保證使用要求，需要多次對軸承座進(jìn)行鍍銅車削修理，因要車削除去上次的鍍銅層，相應(yīng)零件機(jī)體也會再次進(jìn)行加工，機(jī)體尺寸將不斷減小。為了保證最終裝配尺寸，所需鍍銅層的厚度有時(shí)會超出正常的鍍銅層要求，也就是通常所說的加厚鍍。經(jīng)驗(yàn)表明，鍍層厚度越大，鍍層的質(zhì)量越不穩(wěn)定，后續(xù)加工中也越容易脫落、掉塊。

2.3 銅層表面呈現(xiàn)黑色點(diǎn)狀的原因分析

在鍍銅層車削加工完成后，發(fā)現(xiàn)加工表面有黑色點(diǎn)狀痕跡。經(jīng)分析，出現(xiàn)此問題的原因有兩種：一種是鍍銅槽液中含有雜質(zhì)，鍍銅時(shí)隨著槽液攪拌，有些會附著在鍍銅層表面，經(jīng)過加工后，表面呈現(xiàn)出黑色點(diǎn)狀的痕跡；另一種可能是鍍銅表面存在鍍層薄弱點(diǎn)，鍍銅前加工表面本身存在凹坑或氧化皮，車削加工后未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并去除，鍍銅時(shí)此部位未鍍上銅或鍍層結(jié)合不牢固，經(jīng)車削加工后，表面呈現(xiàn)出的黑色點(diǎn)狀物質(zhì)應(yīng)為加工過程中填充進(jìn)去的黑色物質(zhì)。

2.4 銅層表面氣孔的原因分析

銅層表面加工完成后，在加工表面出現(xiàn)微小的氣孔。分析原因?yàn)榱慵谶M(jìn)行鍍銅時(shí)，鍍銅表面會有氣體逸出，在零件的鍍銅表面形成微小氣泡，如果鍍液攪拌效果不好，氣泡附著在銅層表面就不能及時(shí)排出，隨著鍍銅時(shí)間的增加，有氣泡位置就會形成氣孔。經(jīng)過車削加工，有的氣孔會在加工表面顯露出來。

3 缺陷處理

1）工作表面銅層的脫落故障，主要是銅層與機(jī)體的結(jié)合力不足造成的，銅層脫落會使加工表面粗糙，影響零件的正常使用。因此對于該缺陷，需要去除銅層，重新進(jìn)行鍍銅車削修理。

2）鍍銅層表面出現(xiàn)黑色的點(diǎn)狀物質(zhì)，可進(jìn)行拋光去除。如果不能去除，則考慮軸承座的使用壽命問題，對于不再適合重新進(jìn)行鍍銅車修的軸承座，采取拋光后繼續(xù)使用的方法，但前提是不會影響零件的正常使用。

3）對于有氣孔的零件表面，存在個(gè)別微小氣孔是不會影響零件使用的，尤其是裝配后作為固定的配合表面。但對于鍍銅表面上數(shù)量多且尺寸較大的氣孔，需要考慮重新進(jìn)行鍍銅車削修理，以保證裝配和使用要求。

4 預(yù)防措施

4.1 車削加工

車削加工時(shí)，應(yīng)選用合適的切削刀具和切削要素，尤其是鍍銅層較厚時(shí)，更要小心操作，防止因銅層受較大切削力而出現(xiàn)銅層脫落、掉塊的缺陷。特別是鍍銅表面邊緣處的加工，此處鍍銅層不規(guī)則，有尖邊，且高低起伏較大，加工中用力稍有不慎就會造成銅層崩塊。因此車削加工參數(shù)的選取對加工質(zhì)量是有很大影響的，這不但要求操作人員有熟練的操作技能，還需要不斷地積累經(jīng)驗(yàn)。

車削加工中要盡量一次完成裝夾，避免多次裝夾加工。反復(fù)裝夾車削對機(jī)體會造成損傷，甚至?xí)鰴C(jī)體規(guī)定的最小尺寸要求。

4.2 清除表面

鍍銅前應(yīng)確保金屬表面干凈，并露出金屬色，不允許有金屬氧化皮或凹坑存在。加工車間在表面車削加工后鍍銅前應(yīng)對表面進(jìn)行外觀檢查，對于黑色氧化皮和凹坑要進(jìn)行拋光處理，直至全部露出金屬色，光亮的金屬表面是保證鍍銅質(zhì)量的前提。另外，零件鍍銅層表面邊緣處需進(jìn)行倒角清理，經(jīng)驗(yàn)證明，倒角上銅層是最容易脫落、掉塊的地方。因此鍍銅表面加工完成后，除檢查車削加工表面外觀外，還要對邊緣倒角處進(jìn)行拋光處理，去除氧化皮和尖邊，以保證鍍銅表面和倒角連接處的銅層質(zhì)量，可有效防止加工中倒角處鍍層的脫落。

4.3 表面鍍銅

鍍銅工藝是工廠對零件進(jìn)行表面防護(hù)中最常用的方法。嚴(yán)格鍍銅操作工藝要求，保證鍍銅層質(zhì)量是確保鍍銅層在后續(xù)加工中能夠順利進(jìn)行的有效保障。

5 結(jié)束語

本文針對軸承座鍍銅車修中出現(xiàn)的銅層脫落、黑點(diǎn)及氣孔等缺陷，進(jìn)行原因分析并制定合理的預(yù)防措施。軸承座的車削修理要針對不同的缺陷采取不同的措施，如機(jī)體尺寸的變化，工作表面上氧化皮、凹坑的打磨拋光程度，倒角上影響鍍銅層質(zhì)量的氧化皮、尖邊清理等；同時(shí)操作人員的責(zé)任心和熟練的操作技能也是非常關(guān)鍵的。