機床導軌修復技術探討

劉小凡　孫志平 王貴麗 婁海匯

【摘要】闡述了機床導軌在使用過程中引起的損傷及修復工藝特點，介紹了機床導軌傳統的修復方法，指出了不足；根據再制造理論及表面工程技術的發展，介紹了廢舊床導軌的新型修復技術，以達到循環再利用、減少環境污染的目的。

【關鍵詞】機床導軌；修復技術；再制造

機床在現代機械制造行業中有著舉足輕重的地位。我國現有機床保有量有800萬臺左右，其中服役超過10年以上的傳統舊機床超過200萬臺，依照國際通用的3%的裁減率，每年裁減的舊機床約25萬臺，其金屬總分量超越150萬噸。

我國廢舊機床設備量大而廣，同時由于近年來環境的惡化，大力發展機床再制造產業便成為有效實現資源回收和循環再利用的重要手段，并起到節約資源以及減少環境污染的作用，使之產業化，提供大量的就業崗位，其經濟、社會以及環境效益都很顯著。

機床導軌作為機床的核心部件，應該滿足導向精度、剛度、耐磨性、低速平穩性、結構工藝性等基本要求，其誤差不可忽視。機床導軌磨損后，其精度就不能得到保證，影響機床運動部件之間的相互位置關系，將會嚴重影響機床的生產加工。本文僅就廢舊機床導軌修復采用的新型技術加以討論。

一、機床導軌修復工藝特點

導軌損傷特點：鑄鐵導軌的主要損傷形式是劃傷、拉傷磨損，形成溝槽，溝槽形狀很不勻稱，長短不一，大小不同，有些是單一劃傷或多重劃傷，有些是大面積區域的拉傷，這就要求修復之前必須要進行機械加工。對于滑動導軌來說，通過利用淬火工藝增加硬度和耐磨性，如果表層損傷嚴重，就會造成表面硬度降低，此時還需要重新淬火，這就需要導軌磨床和高頻淬火設備。

導軌材料特點：機床導軌通常采用灰鑄鐵HT200-400，易于鑄造、加工、減摩。但鑄鐵材料組織比較疏松，許多微小孔分布在導軌表面。顯露出來的石墨在導軌正常工作時很容易被脫落下來，并被填塞在導軌表面的這些微孔中。由于機床導軌表面光潔度高，對于導軌面上的淺劃傷，冷焊使金屬補材與基體產生的微冶金結合，可得到高結合強度的填補層。特別適用于經過熱處理的，材質合金量高的機床導軌。

導軌受力特點：機床的直線運動部件靠導軌導向和承重。導軌相對運動時，表面會承受切向力，導軌潤滑性越好，切向力越小。導軌在工作中的變形量要盡可能小，導軌劃傷后的鍍層不會因導軌的變形導致脫落。如果機床在工作中長期承受較強的震動，將會是影響鍍層與基體結合強度的主要因素。

導軌使用特點：機床導軌一般都使用油潤滑來減少摩擦系數和克服工作中的爬行現象。這些油沿著導軌表面的微孔滲入到組織內部，到達一定深度被填塞的石墨和灰塵等吸收形成油垢，從而影響冷焊層與基體，鍍層與基體的結合強度。對于機床導軌專用修補膠的修復，這些物質可能與膠粘劑中金屬顆粒抑制膠體流動起反作用，不利于固化和粘接。

二、機床導軌傳統修復方法

機床導軌的傳統修復方法主要是噴焊，電弧焊，刮研和配磨等修復方法。

焊補方式易產生裂紋，易受熱變形，產生二次氣孔，焊補處基體與母材顏色差異比較大，所以傳統焊補工藝無法徹底解決機床導軌的缺陷修復。技術經驗豐富的操作者才能使修復質量穩定。

刮研修復法是利用測量工具、刮刀等工具，在基準表面的基礎上，采用手工操作的方式，進行研點、測量、邊刮、加工，使工件達到所要求的尺寸、幾何形狀以及表面粗糙度等的精加工工序。但勞動強度很大，修復效率較低，不適合規模化生產。

三、機床導軌新型修復技術

1、微脈沖電阻焊技術

微脈沖電阻焊技術利用電流通過電阻產生的高溫，將補材施焊到工件母材上去。在有脈沖的瞬時，電阻熱在金屬補材和基材之間產生焦耳熱，并形成一個微小的熔融區，構成微區脈沖焊接的一個基本修補單元；在無電脈沖的時段，高溫狀態的工件依靠熱傳導將有脈沖時的高溫迅速冷卻。因為無脈沖時間可以調節，整個工件在修補區溫升很小，所以它屬于一種冷焊技術。

微脈沖修補技術的出現，實現了修補層與基體結合強度高、母材不產生熱變形和熱損傷的目的，而且達到了清潔環保、經濟實惠的效果，在失效零件的再制造恢復中具有很大的實際應用價值。

2、納米復合電刷鍍技術

納米復合電刷鍍技術是一種新興的復合電刷鍍技術，因此它具有普通電刷鍍技術的一般特點。另外，納米復合電刷鍍技術又具有不同于普通電刷鍍技術的獨有特點，主要表現在電刷鍍液、鍍層組織和性能等方面。

納米復合電刷鍍技術不僅是表面處理新技術，也是零件再制造的關鍵技術，還是制造金屬陶瓷材料的新方法。納米復合鍍技術是在電鍍、電刷鍍、化學鍍技術基礎上發展起來的新技術，它是納米技術與傳統技術的結合，因此納米復合電刷鍍成為再制造產品恢復尺寸的重要手段，尤其是在對薄壁件、細長桿、精密件的再制造過程中經常用到。

3、激光熔覆再制造技術

激光熔覆是指在被涂覆基體表面上，以不同的填料方式放置選擇的涂層材料，經激光輻照使其和基體表面薄層同時熔化，快速凝固后形成稀釋度極低、與基體金屬成冶金結合的涂層，從而顯著改善基體材料表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化等性能的工藝方法。它是一種經濟效益較高的表面改性技術和廢舊零部件維修與再制造技術，可以在低性能廉價鋼材上制備出高性能的合金表面，以降低材料成本，節約貴重稀有金屬材料。

激光熔覆技術有著以下特點：無裂紋、無雜質、無脫落、性能穩定、不波動。可以獲得有別于常規方法的特殊性能，如更高的硬度、更好的耐磨性、更持久的防腐性、更可靠的牢固性等。可用于大受力件的深度磨損，大面積磨損的修補；各種惡劣環境下的防腐修復；較薄覆層的性能要求；保護基體以及其它更多可沉積的材料；各種大型受力模具或零件的硬度再提高，其工藝過程的自動化滿足再制造規模化的要求。

4、微納米自修復技術

在表面工程領域中，微納米自修復技術是個全新的概念，是最近幾年逐漸發展起來的智能自修復新技術。利用一種全新的機械裝備和機械零件減磨材料，是目前世界上利用摩擦生熱和理化作用產生金屬自修復效果，達到磨損和修復動態平衡的一項尖端技術。可以預防和修復處于長期運轉中的機器磨損表面，從而大大地延長裝備的使用壽命、減少維修次數、降低運行和維修費用、節約能源和材料。該技術已成為現代維修技術的發展方向之一，也是維修領域的創新性前沿研究內容，在機械裝備中具有廣闊的應用前景。

四、結束語

隨著越來越多的機床報廢，鋼鐵煤炭資源短缺和環境污染加重，迫切需要再制造技術。作為最終形式的回收，再制造將作為一種有效的方法來促進中國循環經濟的發展。機床導軌修復要積極采取基于再制造理論的新型修復技術，甚至多種技術的融合，減少機床導軌的更換檢修時間，提高機床整體的加工精度，并可實現機床的實時快速修復，節約大量資金，對于實現綠色制造與建設節約型社會有著廣泛而深遠的意義。

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