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表面修复新技术在机械维修中的应用
表面修复新技术在机械维修中的应用表面修复新技术是“十一·五”期间“广东省重点技术推广应用项目”,该项目的特点是将废旧或失效的机电产品及零件,通过表面工程新技术来提高零件的使用性能和服役寿命,达到优质、节能、节材、环保等目标,落实“节约型社会”,“循环经济”的战略决策。这是一个资源潜力巨大,经济效益显著,环保作用突出,符合可持续发展的新兴产业。表面修复新技术包含的范围较广,目前比较常用的修复技术如:热喷涂、电刷镀、硬面堆焊技术、电镀硬铬、化学镀、粘接技术、激光修复、电火花冷焊等,还有许多新的修复技术和工艺正在不断的发展。
一、??? 机械零件修复和“再制造”的国内外发展动向
??? 什么是“再制造工程”呢?就是将废旧机电产品回收,用高科技的维修技术,实现产业化生产的新兴产业。亦即构成“回收—维修—再制造”的发展模式。再制造产业在国际上的兴起已有50多年的历史。
??? 我国对废旧产品的再利用经历过几个发展阶段,早期对废旧物资的回收利用非常重视。上世纪九十年代以来国家大力发展维修技术,但单纯的维修往往是单件作业,有其局限性,今后我们的维修工作将向着产业化的“再制造”方向发展,亦即构成“回收-维修-再制造”的发展模式。再制造时,把废旧机电产品作为毛坯,利用高新技术对其进行批量化修复,并且使性能升级,修复以后的新产品在技术性能上达到甚至超过新品的水平。
二、表面工程技术是零件修复和再制造的核心
??? 中国工程院院士、装甲兵工程学院教授、装备再制造技术国防科技重点实验室徐滨士主任对绿色再制造工程和废旧机电产品高科技维修的产业化作过一系列精辟的论述。他强调指出“表面工程技术是再制造过程中的核心技术。因为零件的失效多起源于表面。表面工程的最大优势是能够以多种方法制备出优于本体材料性能的表面功能薄层,赋予零件耐高温、防腐蚀、耐磨损、抗疲劳、防辐射等性能。这层表面材料与零件的基体材料相比,厚度薄,面积小,但却承担着工作部件的主要功能”。
三、热喷涂技术及其应用
??? 热喷涂技术是利用氧-乙炔、电弧、等离子、爆炸波等热源,将欲喷涂的各种金属、陶瓷、塑料或复合材料加热到熔融状态,喷向经过处理的工件表面形成牢固的喷涂(焊)耐磨层。
热喷涂技术的特点在于:
(1)、热喷涂方法的多样性。高温高速的射流是热喷涂工艺的基础,而目前已经实施的工艺方法已多达10来种,常见的有氧-乙炔(或燃气)火焰喷涂、电弧喷涂,等离子喷涂、爆炸喷涂……等,如果改进其气流速度,则发展成超音速喷涂,改进其环境状态,形成低压等离子喷涂。最近国内外新开发的冷喷涂,则是将粉末颗粒利用空气动力的原理加速形成超音速流,在完全固态下撞击基材,由于塑性变形而沉积成涂层,它们孔隙率低、少氧化、低残余应力,颇具特色。
(2)、喷涂材料的广泛性:选用不同的工艺方法,能喷涂钢、铜、铝、不锈钢等多种金属及合金、还有陶瓷、金属陶瓷、塑料、石墨等材料,因而能获得多种多样的保护涂层和特殊功能涂层:如耐磨、减摩自润滑、自摩耗封严、耐蚀、抗冲蚀、耐高温、绝热、绝缘、导电、屏蔽、生物功能等性能。
(3)、对零件基体的热影响较小。喷涂过程中,工件的温度一般在100~200间,因此基材的组织不会发生变化,不会变形,热应力小。
(4)、可对零件进行局部强化和改性。例如:大型电机转子、叶轮、滚筒,往往是轴位磨损而失效停机,采用热喷涂技术,可将损坏部位改性,建成耐磨合金层的轴位,这一薄层,合金化程度高,性能优越,因此延长了整个工件的使用寿命。
(5)、工艺简便、方便维修。各种喷涂方法,工艺程序少,设备较简单,便于现场维修和推广应用。
四、电刷镀技术在现场维修中的作用?
???? 电刷镀技术是应用电化学沉积原理,在工件的指定部位进行局部快速电沉积,主要目的是修复磨损表面,恢复零件尺寸和形状,修补表面划伤、凹坑、孔洞等缺陷。这种维修工艺具有以下几个特点:
(1)、与其它电镀工艺相比,镀层的沉积速度快。因为专用镀液的浓度高,而且有电极的相对运动,大大提高电化学反应速度,一般沉积率可达到槽镀的5~50倍;
(2)、镀液品种多。可根据不同的用途选择专用的镀液,能在表面形成镍、铜、铁、金、银、巴氏合金等单金属、合金镀层和组合镀层,可选择耐磨、耐蚀、减摩、低电阻等专用性能涂层。
(3)、镀层与基体结合强度高。有专用打底镀层,可大大提高结合强度,镀层结晶致密、孔隙率低,厚度可有效控制。
(4)、在常温下作业,工件不变形,基体组织性能无变化。
(5)、可有效的实施现场维修。由于设备轻便,操作灵活,对不便拆卸的大型设备零件,可直接到现场组织抢修,国外很多远洋货轮都自备电刷镀设备以应付急需。
(6)、设备投资少、成本低、节约能源、经济效益好。
刷镀技术的应用面很广,概括起来,可用于以下几种场合:
(1)、磨损的机械零件可恢复原有公差,改善磨损部
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