粘接-刷镀复合技术在刨边机导轨修复中的应用.doc

2009年全国技工教育和职业培训
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粘接—刷镀复合技术在刨边机导轨修复中的应用

粘接—刷镀复合技术在刨边机导轨修复中的应用

摘要 本文介绍了粘接—刷镀复合技术的原理，并采用该技术对刨边机导轨进行修复，结果表明，该方案可缩短修复周期，节约修理费用，且提高导轨的耐磨性和硬度，延长了机床导轨使用寿命，值得大力推广应用。
关键词 刨边机 粘接 刷镀 导轨 工艺
一、背景：B81120A刨边机是我校从茂名石化机械厂购进的一大型旧设备，该设备原主要应用于锅炉、压力容器制造中对各类金属钢板焊接前的坡口加工、斜边、直边、U型边的刨削成形。但该设备从1975年开始使用至今已服役多年，导轨磨损严重，表面有多次拉伤，遭到淘汰。为了做到物尽其用，便于教学，我们决定对该设备进行维修。
该设备导轨材质为灰铸铁HT300，导轨长12ｍ，分两段与床身整体铸成，中间磨损量超过1.23㎜，且有多条拉伤的凹槽，一般拉伤长度0.85ｍ，深度1.5～2㎜，宽度2.3㎜左右。如果采用粘接方法修复导轨，其强度可满足要求，但抗冲击性能和润滑效果差，易出现二次拉伤。若采用刷镀修复，由于导轨磨损量大，镀层过厚,易产生起泡、脱壳等问题。考虑到两种方法的优缺点从满足实际需要和提高设备使用寿命出发，我们决定采用粘接—刷镀复合技术，即先用粘接方法修复拉伤的凹槽，再用刷镀技术修复磨损部位的方法，进一步提高导轨的耐磨性和硬度。
二、粘接工艺
1、粘接原理：粘接剂粘接工艺是利用粘接剂在两个被联接件的中间，靠粘接已被联接中间化学的物理的和机械的力量粘接起来，并且获得一定的强度。
2、粘接剂的选择：由于粘接与刷镀同时应用，在选择粘接剂时，既要考虑粘接强度，又要考虑粘接剂的可刷镀性。为此我们选择JL2205导电型钛合金属粘接剂，该粘胶采用纯金属钛、硅合成，主要适用于粘接—刷镀复合工艺中凹坑的填补及导电材料的粘接，涂层抗拉压强度、耐磨性、结合度都较好。
工艺流程为：表面预处理→粘接剂配制→涂胶→固化。
3、导轨表面预处理：
⑴表面清理：采用香蕉水清除油污、锈迹；
⑵去毛刺及疲劳层：采用手提砂轮和刮刀进行；
⑶机械处理：将导轨用砂纸打磨出金属光泽，表面粗糙度达到Ra50，处理后再用丙酮清洗。
4、涂敷涂层：JL2205导电型钛合金属粘接剂为双组份，按说明书要求，严格按比例进行配制并反复调和均匀，立即涂敷。涂敷时，先将少量胶敷于拉伤处，用油灰刀反复按压，使其充分浸润基体，再涂大量胶，把所有拉伤的凹槽填平。
5、涂层固化：涂层采用室温固化，24小时后可进行刷镀。
三、刷镀工艺
1、刷镀原理：刷镀（又名“接触电镀”）是一种不把工件放在镀槽中的电镀方法。在国标GB3138—82中是这样定义的：“刷镀为依靠一个与阳极接触的垫或刷提供电镀需要的电解液的电镀方法。”
刷镀原理如图1所示，电镀时零件为负极，要镀的金属为正极。 正极外面包有吸水纤维材料（玻璃布、尼龙布或海绵等，其厚度约2～3㎜），以便沾吸或滴入电解液。通电后，电解液中的金属离子不断地透过纤维材料，当正极不断在工件表面上移动时，析出的金属就沉积在工件表面形成镀层，并随时间的增加而逐渐加厚。镀层的均匀性可由电流密度、电镀时间和阳极移动速度来控制。其特点是：不用镀槽，重型机械可就地修复或不解体修复，刷镀后一般不需要进行机加工，工艺简单，操作灵活安全，周期短。

图1刷镀的原理
1—电解液；2—阳极；3—整流器；4—阴极（工件）
2、镀笔：采用带有冷却及电解液自动供给系的平面镀笔，如图2所示，导轨包有吸水纤维（海绵），通过胶木套装在外套管上（外套管用紫铜管制成），中间装有紫铜制成的内铜管。在内铜管中装有向吸水纤维供应电解液的塑料管，冷却水可从外套管中流过，以冷却电极，外套管外涂绝缘胶，起绝缘作用。

图2镀笔
1—工件（导轨）；2—纤维材料（海绵）；3—阳极；4—胶木套；5—外套管；6—内铜管
工艺流程为：预处理→水洗→电净→水洗→活化→水洗→刷镀过渡层→水洗→刷镀工作层→水洗→镀后修磨。
3、镀面预处理首先对刷镀部位进行除油清洗，再分别用细砂布、细砂纸进行精细打磨，去掉氧化层和疲劳层；最后用丙酮反复冲刷和清洗，以确保油污彻底除净。
4、电净：电源置正极性（即导轨接负极），电压12V，时间约60s，相对速度约6m/min。用自来水彻底冲掉导轨表面及邻近部位残留的电解液。此时导轨表面应有一层均匀水膜，不挂水珠。
5、活化：电源置反极性（即导轨接正极），先用2号活化液进行活化，电压12V，时间约50s（导轨表面有一层均匀的黑色膜），相对速度约8m/min，用自来水冲洗；接着用3号活化液活化，电压18V，时间约40s，相对速度约8m/min，直到黑色膜消失并出现无花斑的均匀银灰色为止。用自来水冲洗，再用蒸馏水冲洗一遍。
6、刷过渡层：用特殊镍打底，作过渡层。镀前用开水冲洗导轨，使导轨预热至40℃左右，同时将特殊镍镀液预热至40～50℃，电源置正极性（即导轨接负极），用镀笔先无电擦拭10～12s，接着通电，在18V下闪镀5～10s后，慢慢将电压降至12V，镀0.002～0.005㎜,蒸馏水冲洗。因导轨随负荷较大，为了提高过渡层和工作层的结合强度，再用1号活化液活化一次（电源仍置正极性），不用水冲洗。
7、刷渡尺寸层和工作层：快速镍，电源置正极性（即导轨接负极），电压10V，先无电擦拭8～10s，然后正电起镀。每镀0.1～0.15㎜后，停机用油石和水砂纸打磨镀面，去掉粗糙表面，然后再经电净，用1号活化液（正接）活化，电压12V，时间约30s，蒸馏水冲洗，再用特殊镍（12V，先无电擦拭3～5s）镀夹心层0.002～0.005㎜，蒸馏水冲洗，反复用快速镍（10V）继续刷镀，直至镀够尺寸为止。
四、镀面修整及质保措施
1、镀面修整：用锉刀、砂布和油石进行打磨，去掉多镀部分，最后再用绸布、抛光膏进行精细抛光，使其粗糙度达到Ra0.8μm以下.
2、质保措施：
⑴由于镀层较厚，为了减少镀层的内应力，多次采用特殊镍打夹心层，以增加镀层强度；
⑵为了减少镀层的内应力，使晶粒较细致，电沉积速度快、结合强度高，我们将导轨与镀液的温度都预热至50℃左右；
⑶为了充分搅动刷镀液，使金属离子能均匀地与导轨表面接触，保持电沉积速度基本一致，我们要求镀笔与导轨既接触又相对运动，且运动速度约为6m/min。
五、生产应用效果
采用粘接—刷镀复合技术用来修复磨损、拉伤的导轨，可缩短修复期，节约维修费用。经过1年的运行，导轨除正常磨损外，未发现有涂层脱落现象。实践证明，运用粘接—刷镀复合技术修复导轨效果良好，同时机床导轨各项性能均得到改善，彻底解决了导轨拉伤问题，延长了刨边机导轨的使用寿命，值得广泛采用。
参考文献
[1]胡健，设备的维修技术[M]广东省设备管理培训中心.华南理工大学出版社，1991.3；
[2]徐灏主编. 机械设计手册[M]北京.机械工业出版社，1991；
[3]李友发，刷镀技术在修复主轴磨损中的应用[J].设备管理与维修,1995.5；

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