表面鍍覆技術在工程特種車維修中的應用

單建福

（大慶油田鉆探工程公司鉆技一公司)

表面鍍覆技術在工程特種車維修中的應用

單建福*

（大慶油田鉆探工程公司鉆技一公司)

主要介紹表面鍍覆技術覆蓋層的功能特性及其在特種車維修中的應用。借助于鍍覆層的耐磨、耐蝕、減摩等特性，可以提高車輛零部件的使用壽命，提高設備的完好率和出勤率。

鍍覆技術故障修理工藝特種車軸鍍層

表面鍍覆技術，即在固體材料表面加覆蓋層，可提高材料抵御環(huán)境作用的能力，如抗磨損、耐腐蝕，或賦予零部件表面一種或幾種功能特性（如減摩、吸熱、導電、導磁、抗阻尼）。表面鍍覆技術在工程車修理中具有現(xiàn)場不解體施鍍，鍍層與基體結合強度高，鍍后不變形，不需機械加工等優(yōu)勢，是工程機械修理首選的修復工藝，也是目前大力推廣的新技術工藝和優(yōu)化修理方案。表面鍍覆技術在哈里伯頓工程車C500底盤、HT400泵和奔馳4143工程車的奔馳932底盤、PSM138大泵上廣泛使用。

1 表面鍍覆技術在工程特種車中應用范圍

引進的工程特種車技術先進，機、電、液一體化，但零部件價格昂貴，并且供貨周期長。為了克服零部件短缺和降低成本，我們主要對哈里伯頓水泥車和奔馳4143水泥車的中橋、后橋、轉向半軸、轉向立軸、傳動軸、輸入（出）軸叉、方向傳動花鍵軸以及泥漿泵的主軸和柱塞等軸類零部件的磨損、燒蝕、劃痕等部位進行了表面鍍覆工藝修復，提高了車輛和設備的完好率。

2 工程特種車常見故障

工程特種車軸類零部件的常見故障有三類：（1）轉向系游隙過大，方向沉重；（2）底盤傳動系有異響；（3）各旋轉軸油封漏油。

轉向系游隙過大，方向沉重的原因：（a）轉向花鍵軸磨損嚴重，從而產(chǎn)生較大的游隙；（b）轉向立軸與滑動軸承產(chǎn)生燒蝕；（c）轉向橋軸頭產(chǎn)生燒蝕；（d）轉向半軸與滑動軸承產(chǎn)生燒蝕。

底盤傳動系有異響的原因：（a)傳動軸花鍵磨損嚴重；（b）傳動軸萬向節(jié)松曠；（c）橋間差速器、分動箱等齒輪軸磨損嚴重。

各工作軸油封漏油的原因：（a）底盤各工作橋、軸類零部件工作面磨損嚴重；（b）大泵類的主軸和柱塞工作面磨損嚴重。

3 優(yōu)化修理工藝，提高零部件的使用壽命

表面鍍覆修理工藝的優(yōu)化可從以下兩方面入手：金屬軸、橋類磨損刷鍍修復；非金屬花鍵配合松曠的化學鍍修復。

3.1 金屬軸、橋類零部件磨損刷鍍修復

金屬軸、橋類零部件磨損刷鍍修復可以分為：（1）從提高鍍層與基體結合強度、增強導熱性和耐磨性方面選鍍液施鍍；（2）從快速恢復尺寸、提高耐磨性和耐腐蝕方面選鍍液施鍍。

3.1.1 提高鍍層與基體結合強度，增強導熱性和耐磨性

提高表面鍍層與基體結合強度主要針對工程特種車的中橋、后橋和大泵主軸的修理。它們尺寸恢復范圍一般在0.04～0.12 mm，屬于薄鍍層，主要是為了消除橋與軸頭軸承、大泵主軸與軸承過大的配合間隙，從而避免燒蝕和徑向跳動過大故障。

中橋、后橋和大泵主軸材料為中碳鋼，其修復采用特殊鎳打底2～5 μm，然后用快速鎳在電壓10～15 V、相對運動速度4～6 m/min、沉積速度1～6 μm/min的刷鍍條件下進行零部件修復。鎳的鍍層有硬度高、耐磨性好、抗高溫的特點。采用上述方法施鍍成功地解決了哈里伯頓工程車C500底盤和奔馳4143工程車奔馳932底盤中橋、后橋和大泵主軸燒蝕、徑向跳動過大的故障。

3.1.2 快速恢復尺寸，提高零部件耐磨性和耐蝕性

快速恢復零部件的尺寸，主要解決零部件與油封接合面磨損嚴重而產(chǎn)生漏油、漏水等故障。它要求鍍層厚，恢復尺寸在0.20～1.00 mm的范圍。這樣的零部件在用電凈液除油后用1號活化液（H2SO480.6 g/L，(NH4)2SO4110.9 g/L）和2號活化液(HCl 25 g/L,NaCl 140.1 g/L)活化去除氧化層，再用熱水清洗，然后用特殊鎳打底2～5 μm，用堿銅做中間層刷鍍130 μm，再用特殊鎳進行刷鍍5～10 μm，直到尺寸恢復至與標準尺寸差130 μm時再用快速鎳鍍表面層。

鍍層單層厚度不宜超過130 mm，否則容易產(chǎn)生應力向一個方向增加，引起脫層，所以我們采用復合層鍍層。堿銅沉積快，適宜用做中間層，而且銅硬度適中，與堿鎳、堿鈷、堿鎢等結合好。鍍堿銅和快速鎳時電壓8～14 V，相對運動速度6～14 m/min，沉積速度1～12 μm。銅具有良好的耐腐蝕性，鎳、鎢具有很好的耐磨性。采用上述方法施鍍成功地解決了哈里伯頓和奔馳4143工程車的半軸、主減速器、分動箱、各傳動軸軸叉和大泵柱塞的漏油、漏水問題。

對于表面磨損超過1 mm的零部件，先對磨損面精車3～5 mm，然后鑲過盈軸套，并對軸套表面鍍鎳、鎢或鎳-鎢合金，以保證其耐磨性和光潔度。在工程車的軸類、柱塞類零部件上鍍鎳、鎢或鎳-鎢合金，不但硬度高、耐磨性好，還具有良好的拋光性能，鍍層光亮，長時間保持光澤性，不用二次加工。

表面鍍覆技術的硬度指標采用顯微硬度計來計量，鍍覆后的零部件硬度達到HV529～458（由于鍍層薄不可用布氏硬度和洛氏硬度）。

鍍鎳耐磨性指標等于或高于45鋼淬火加180℃回火后的指標。鍍層的表面粗糙度在6.3以下。

3.2 非金屬花鍵松曠的化學鍍覆修復工藝

哈里伯頓工程車和奔馳4143工程車是世界上工程技術最前沿的車輛，為了保證其使用完好率、保證行車的安全可靠性，我們用表面鍍覆技術對其修理工藝進行了創(chuàng)新。以前為了解決花鍵游隙過大的問題，總是在鍵槽內鑲嵌銅皮，但這樣只能在短時間內解決問題，隨著時間的延長銅皮就粉碎了，游隙依然很大。為了徹底解決這一頑癥，我們用化學鍍的方法來解決不規(guī)則軸面和不規(guī)則孔面的修復問題。首先，對非金屬花鍵軸和孔進行除油、除污處理；然后，采用化學藥劑對軸、孔進行粗化，增大非金屬軸、孔表面的凹凸面積，以增強鍍層的吸附力和增大沉積面積；粗化后繼續(xù)對非金屬軸進行敏化處理，使其表面吸附一層容易被還原的物質，保證在下一步活化處理時通過還原反應形成一層金屬膜；而后將活化的非金屬軸、孔放入鍍池進行化學鍍，這樣非金屬表面就會有一層導電金屬膜生成；最后根據(jù)需要的厚度進行刷鍍。通過對非金屬花鍵的修復我們成功地解決了方向轉動游隙大、傳動軸花鍵松曠產(chǎn)生異響等故障，延長了方向花鍵軸和主車底盤傳動軸、甲板傳動軸的使用壽命。

4 結束語

設備的完好率是鉆探系統(tǒng)完成優(yōu)質井，提高井速的保障。鍍覆技術成功地解決了零部件供應周期長的矛盾，減少了車輛修理頻次。我們從2006年起采用表面鍍覆技術維修工程車并對所有的車輛進行了跟蹤回訪，得到的統(tǒng)計數(shù)據(jù)是轉向半軸四年內只更換過一次，而使用新半軸的四年內卻更換了二次或二次以上。大泵柱塞使用鍍覆技術后兩年更換一次，而換用新的柱塞卻必須一年一換。其它鍍覆修理的零部件如傳動軸、軸叉等至今還沒有更換過。表面鍍覆技術使零部件平均使用壽命提高了1.5倍以上。

技術作為先進生產(chǎn)力是我們大慶油田保持4 000萬t產(chǎn)量的有力保證，也是修理行業(yè)不斷發(fā)展的不竭動力。

[1] 徐濱士，朱紹華.表面工程理論與技術[M].北京：國防工業(yè)出版社，1999.

[2] 梁志杰.現(xiàn)代表面鍍覆技術問答[M].北京：化學工業(yè)出版社，2004.

Application of Surface Plating Technology in Special Engineering Vehicles Maintenance

Shan Jianfu

The functional performance and application in special engineering vehicles maintenance of surface plating cover are mainly introduced.The working life span of vehicle parts is increased by the plating cover characteristics such as anti-friction,anti-corrosion and friction-reduction,so as to improve the availability and attendance rate of vehicles.

Plating technology;Fault;Maintenance technique;Special vehicle;Shaft;Plating

TQ 153

*單建福，男，1971年生，工程師。大慶市，163453。

2012-02-15）