機械設備零部件再制造工藝技術研究

孫彥榮

（榆林市牛家梁煤炭集運有限責任公司，陜西 榆林 719000）

1 機械零部件再制造意義

項目完成了煤礦綜采設備星行輪架、液壓支架立柱油缸缸筒、中缸、活柱等機械零部件進行修復再制造的研究。本項目正是基于國內市場對煤礦設備的巨大需求，特別是國家鼓勵中部崛起的機遇下、陜西省扶持“兩區”項目建設之際，通過先進工藝技術與設備，對礦用液壓支架立柱油缸開展再制造研究與生產，實現再制造的批量化生產，項目符合國家產業政策，屬于國家鼓勵發展和產業范疇。該技術主要選用先進的國產設備，安全可靠的等離子表面再制造技術生產工藝，具有高安全性、可靠性、低成本、低污染的優勢。由于生產自動化程度較傳統工藝有很大提高，加工工藝穩定可控，生產規模合理，可以保證產品的質量要求，經檢測公司生產的產品，質量指標已達到國家標準要求，達到目前國內先進水平。

2 再制造技術工藝技術研究內容

針對我區煤礦綜采機械設備、零部件的服役期到來，應用比較成熟的修復技術，在煤炭、化工行業內開展機械裝備的再制造工作。研究耐磨金屬修補膠成功修復煤礦綜采液壓支架立柱油缸密封套的再制造，采煤機械設備零部件的修復再制造。研究冷焊、堆焊完成煤礦綜采機械設備零部件的冷焊、二保焊再制造。研究電刷鍍技術完成煤礦綜采液壓支架油缸外缸、中缸、活柱液壓零部件和采機械設備其它零部件的再制造。研究試驗再制造的煤礦綜采機械零部件提高使用壽命1～2倍，50%的實現再回收、再利用、再制造，達到了循環利用。煤礦綜采設備機械零部件的再制造，如油缸缸體再制造修復，刮板機溜槽的再制造修復。采用尖端技術，對磨損較大（內孔直徑磨損1～3mm）的液壓油缸體內孔，進行增材再制造，恢復缸體內孔尺寸，提高缸體使用壽命1～2倍，實現廢舊缸體再利用，達到循環使用，為企業節約開支，提高企業效益。研究再制造修復材料配件所用原材料主要是絲材、金屬合金粉末等，無任何特殊材料，目前市場完全可滿足需求。

3 液壓支架油缸鍍層刷鍍再制造工藝

對液壓支架油缸表面局部缺陷造成油缸失效采用電鍍修復技術修復再制造，是省時省事，成本低、效果好的一種再制造技術。利用電解方法使電解液中的金屬離子在零件表面上還原成金屬原子并沉積在零件表面上形成具有一定結合力和厚度鍍層的一種方法。采用專用的直流電源設備，電源的正極接鍍筆，負極接工件，鍍筆通常采用高純石墨塊作陽極材料，外包棉花或滌棉套，基本變化過程金屬離子在液相中傳質，到達陰極表面邊界層，金屬離子穿過陰極表面邊界層完成表面轉化與陰極的電子交換，金屬原子被還原成吸附態金屬原子后續表面轉化，金屬原子結晶。液壓支架油缸缸筒、中缸、活柱表面局部損壞堆焊、電刷鍍修復再制造工藝流程：清洗檢驗——工藝設計——機械打磨——堆焊——打磨——電刷鍍——修磨至精度要求——檢驗入庫。

清洗：對缺陷油缸筒（活柱、中缸）表面進行徹底清洗，檢查失效形式，修復工藝設計：根據損壞程度，檢驗結果設計修復工藝，修復，編制工藝規程、工藝卡片、工藝技術參數。對缺陷深度大于0．5mm時首先采用冷焊打底，修磨后進行電刷鍍修復，對于深度小于0．5mm時直接采用電刷鍍修復。金屬冷焊工藝流程：對缺陷進行表面打磨處理——徹底去除缺陷疲勞層——清理干凈缺陷表面——冷堆焊高度大于1mm為止（堆焊層無氣孔、夾渣等缺陷）——修磨堆焊表面（曲線與工件表面一致粗糙度Ra0．8）——檢驗合格轉電刷鍍。表面電刷鍍工藝流程：表面打磨預處理——丙酮清洗表面——非鍍面遮蔽——電凈—水洗——2號活化——水洗——3號活化——水洗——鍍底鎳——水洗——尺寸恢復鍍厚——水洗——工作鍍層——水洗——打磨至要求——檢驗。

表面打磨：采用機械打磨去除表面上的毛剌，疲勞層，修整表面，圓柱面弧度與工件一致，表面粗糙度Ra＜2．5μm，露出金屬基體表面，以保證電刷鍍層與基體的結合強度。表面預處理：清洗、脫脂、防銹、角向磨光處理，汽油清洗，丙酮清洗。電凈處理：除經過機械打磨后殘留在工件表面鐵屑和油污，除去表面微觀上的油污，刷鍍過程進行2次以上電凈處理，確保工件表面潔凈無油污。工藝參數，電流19～23A，電壓11V，時間20～30s。表面凈化：2號凈化是去除工件表面的氧化膜和銹蝕產物，露出新鮮的純金屬表面，經過活化后金屬表面為均勻的灰色或灰褐色。工藝參數，電流22～25A，電壓11V，時間8～10s。3號活化是去除2號活化后的殘存在表面上的灰褐色，使等鍍表面露出銀白色或銀灰色的純金屬表面。工藝參數，電流22～25A，電壓 11V，時間 8～10s。

鍍底層鎳：是為提高后續鍍層與基體的結合強度，工作表面經仔細電凈處理、活化處理后，首先用特殊鎳鍍液預鍍0．01～0．02mm底層，底層鎳鍍至表面呈均勻的亮白色為止。工藝參數，電流20～25A，電壓11V，時間大約15～30s。尺寸恢復鍍層：主要是恢復尺寸增加厚度，可以選用快速鎳（也可用高速銅）鍍液快速鎳鍍液，鍍層根據需要確定。工藝參數，電流20～28A，電壓11V，時間5～10分（根據厚度決定），一般厚度為不超過0．5mm。工作鍍層：是為提高表面硬度、耐磨、耐腐、鍍層表面顏色與原件表層一致、滿足工件表面要求的工作鍍層。工藝參數，電流23～25A，電壓6V，時間1～2分鐘。鍍后處理：用自來水徹底清洗沖刷電刷鍍表面和鄰近部位，用壓縮空氣吹干，表面涂防銹上防銹油。

經使用電刷鍍工藝再制造了液壓支架立柱中缸外表、活柱外表，經過下井使用取得了良好的效果，研究證明電刷鍍技術應用煤礦液壓支架油缸的修復具有投資少、設備輕便，操作工藝方便快捷、工藝靈活、鍍層質量好、沉積速度快、鍍層結合強度高、適用范圍廣、對環境污染小、省水省電等優點，可在機械維修廣泛推廣使用，修復成本是新品的10%，具有良好的經濟效益和社會效益。

4 電刷鍍再制造大中型油缸經

經反復工藝研究試驗，完成了油缸缸口修復再制造，對油缸缸口的損壞，采用堆焊不銹鋼復合層，完成了液壓支架立柱油缸缸口復合雙金屬修復再制造工藝，共再制造油缸364支。安裝使用證明具有耐腐蝕，延長了使用壽命，取得了良好的效果。對液壓支架立柱油缸局部電鍍層或表面損壞的修復再制造，采用冷補焊、電刷鍍工藝大型液壓油缸表面腐蝕失效的修復再制造。實踐證明該技術是修復成本低、快捷方便、無污染的綠色環保技術。大型油缸密封套的修復再制造，采用高強金屬修補膠修復再制造各種液壓油缸密封套410件。經過實際使用，具有修復成本低、密封可靠、無污染等優點。

5 結語

應用現代先進制造技術開展煤礦機械設備再制造是一項利國利民的優勢產業，再制造是綠色制造，既有利于環境，又有很高的經濟效益，發展潛力巨大，是科學社會發展進步的基石產業。再制造業是解決全球資源緊缺和浪費、環境污染以及對各種廢舊資源循環利用的最佳方法和有效途徑之一。采用先進的表面處理技術，電刷鍍、冷堆焊、等離子表面再制造技術，對即將報廢的或已報廢的液壓支架立柱油缸缸筒、中缸、活柱進行修復是一種可行的再制造工藝，具有生產工藝可靠，操作簡便，原料供應充足、能源消耗低，是綠色、環保、節能的生產模式。不斷的研究、應用先進制造技術、先進制造工藝，促進再制造技術升級，是煤礦機械設備廢舊零部件再回收、再利用、再制造恢復零部件原有的技術特性或超過原來技術特性的有效途經。開展煤礦機械設備零部件再制造，是日后煤礦機械設備整機再制造的基礎工作，也是其它機械設備再制造的基礎，零部件的再制造具有良好的社會效益、環境效益。再制造技術有著廣闊的市場和發展前景。

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