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液压杆(油缸)电刷镀修复技术及其应用

浏览次数:449    作者:鑫工艺    发布时间:2018-06-25 16:29:06    字号:        

1.前言

工程机械常见的破坏形式主要包括摩擦副的磨损和局部破坏(拉伤、电击伤、压坑等)。对于磨损件的修复,传统的修复方法包括:机械加工修理法(如修理尺寸法、附加零件法、局部更换法等)、焊接修理法(堆焊、补焊、钎焊等)和电镀修理法(低温镀铁、镀铬)等。对于结构简单的零部件也可以采用热喷涂(热喷焊)修复技术。对于重要零部件的局部破坏(如液压杆、油缸的拉伤、电击伤、压坑等),采用上述维修方法常常是费工、费时、费料,甚至无法修复。

本文主要介绍一些局部破坏的修理方法,并详细说明每种方法的优缺点,以便从事工程机械维修的技术人员针对具体问题进行可靠维修。

2.焊修技术的优缺点

对于局部损伤,常用的焊修方法包括补焊、堆焊、钎焊等,每一种焊修方法都有其自身的特点和不足。

2.1 补焊

焊接技术用于修复零部件的局部缺陷时称之为补焊。补焊的最大特点是施工简便、修复成本低、时间短。补焊时应根据材质的种类选用恰当的补焊材料和补焊工艺。对于普通碳素钢,应根据材质的碳当量(而不是含碳量)确定补焊方法。对于不锈钢、铸铁、铝及铝合金应的补焊应特别注意材质的性能和工件的使用环境,做到基体问题具体分析,把握好焊前处理、施焊、焊后处理方法及施工参数。


既然补焊是焊接的一种特殊形式,在施焊过程中不可避免地会在焊修部位形成熔池(产生局部高温),从熔池到工件本体之间的不均匀加热必然造成焊区及热影响区产生热应力,导致焊修件变形、裂纹(如铸铁件、高碳钢件炸口等)、局部硬化、相组织变化、疲劳性能下降等缺陷。焊修过程中还会导致熔池及熔池附近产生气孔、相变、机械性能降低等问题。因此,用补焊方法修复局部缺陷,常常是一种不得已而为之的选择。

2.2 钎焊

为了降低焊修时的施焊温度,人们使用熔点较低的焊料进行热熔焊——人们常称之为钎焊。补焊与钎焊的最大不同之处在于钎焊时在工件上不形成熔池,在钎焊过程中熔化的只是钎料(钎料的熔点较低),基体并未真正熔化,利用钎料熔化后的浸润作用粘附基体并在钎焊部位形成修复层。如果钎料、焊剂选择恰当,钎料与基体间的微扩散有助与提高钎焊层与基体间的结合强度。因此,与熔化焊相比,钎焊时工件的热影响小,零件很少变形,机械性能也不会受到太大的影响。目前,很多人采用钎焊——电刷镀复合修复技术修补压坑,具体方法是先钎焊锡-铋合金钎料(钎料熔点135~140℃),经刮研后再刷镀一层耐磨镀层,从而实现对压坑的修复。

钎焊的最大缺点是焊层软、强度低,当钎料或助焊剂选用不当时,钎焊层与基体结合不牢。为了提高钎焊层与基体的结合力,对于铸造缺陷、易在金属表面形成氧化膜的材料(不锈钢、铝及其合金),应在钎焊之前,先刷镀铜,然后再钎焊锡-铋合金。镀铜的作用就是为了改善基材的可钎焊性。

2.3 冷焊修复技术之一(补片修复技术)

冷焊(补片)修复技术是利用电阻焊的原理开发出来的一种新型维修方法。当基体金属和补片金属之间有较高的接触电阻时,脉冲电源瞬间输出的大电流脉冲所产生的电阻热将金属片与基体粘结在一起。在单位面积上产生的电脉冲越多,粘结点越多,金属片与基体的粘结强度越高。这就如同传统的纳鞋底一样,针线越密,纳出的鞋底越结实。由于补片时只是在电极接触部位出现瞬间高温,在补片过程中工件本身不会升温,因此热影响小。

补片修复技术的缺点是,当凹坑深度远高于金属片厚度时,需要多次修磨、多次补修,施工效率低下。因为补片是局部粘结,而不是整体焊接,所以金属片与基体间的结合强度不高,层间夹杂很多空隙。另外,由于补片层与基体之间无法形成一个完美的整体,所以对冷焊后的工件进行修磨时,在基体与补片部位之间不能形成平滑过渡。对于导电良好的基材(铜、铝等),由于其具有较低的表面接触电阻,无法用补片方法进行维修。

2.4 冷焊修复技术之二(气体保护熔丝焊修复技术)

气体保护熔丝焊修复技术有时也称之为微弧冷焊修复技术,它是在传统氩弧焊基础上开发出来的一类新型焊修技术。设备的主要构成部分包括脉冲电源、保护气体(氩气等惰性气体)和用来填补缺陷的金属丝。利用焊枪产生的电弧(电弧温度一般在6000℃以上)将金属丝熔化,用保护气体(惰性气体)把熔化的金属液滴吹射到工件的局部缺陷处,从而填平工件表面的凹坑。与一般意义的气体保护焊技术不同,实施气体保护熔丝焊时被熔化的金属焊丝,不会在修复部位形成焊接熔池,所以在微弧冷焊的施工过程中,工件温升小,不会产生明显的热影响。气体保护熔丝焊技术的最大特点是焊层与基体结合牢固。

气体保护熔丝焊修复技术不足之处是生产效率低,焊层多孔,有微观缺陷,表面粗糙。一般采用对焊层修磨后再刷镀一层金属镀层的方法来提高表面光洁度。

2.4焊修技术的共性问题

实际焊修实践表明,用前面提到的焊修技术(软钎焊除外)修复镀铬液压支柱(油缸),在使用过程中经常出现两类质量问题。

(1)焊区局部硬化,很难修平,焊修部位与完好部位难以实现平滑过渡,使用中焊区凸起部位很容易刮伤油封,在短期内就会出现漏油现象。

(2)即使焊修部位与完好部位能够实现平滑过渡,尺寸精度也符合要求,当时检测不出修复质量问题。但是,由于修复区(焊修区)与完好区(镀铬区)的材料性质存在差异,在使用环境中存在电偶腐蚀,导致近铬区边界(靠近镀铬层的区域)因腐蚀而下陷,使用不久便会出现渗油现象,随着使用时间的延长,漏油现象越来越严重。在阴雨、潮湿环境中工作的油缸,这种电偶腐蚀现象很常见。

3. 电镀修复技术

电镀修复技术是一种在低温条件下恢复零部件尺寸的传统修复技术,与焊修技术相比,不会出现因局部高温而带来的种种问题。电镀修复技术是利用电解的原理将镀液中的金属离子还原成金属原子并沉积在金属表面形成具有较高结合力和一定厚度的修复层。虽然电镀的种类很多,但是可以用于修复的主要有两类,即低温镀铁和镀厚铬。由于镀铬时沉积速度很慢,生产效率低,人们多采用低温镀铁修复技术。为了提高镀铁层的耐腐蚀能力和耐磨性,通常在镀铁层表面再镀一层薄铬。对于液压杆、油缸这类在户外工作的部件,用低温镀铁恢复尺寸,经修磨后表面罩铬是最常用的修复方法。

电镀法修复局部压坑的一般工艺流程是:焊修法填坑→机械修磨(整体磨光)→低温镀铁→机械修磨(整体磨光)→镀铬照面→机械修磨(磨削加工至符合尺寸及光洁度要求)电镀修复法的适合在专业化的电镀厂进行批量加工,不适合单件、异型件以及野外现场修复。

4. FJY电刷镀修复技术

电刷镀技术出现后,越来越多的维修工作者开始利用电刷镀技术修复液压杆、油缸。由于电刷镀维修技术简便易行、成本低、生产效率高、在常温下就能实现修复层与基体之间的金属键结合,因此,在众多的现代维修方法中,电刷镀修复技术已逐渐成为修复工程机械液压系统的主要方法。

特别是在西北工业大学研制成功的FJY系列环保、快速、超厚、多功能刷镀技术以后,用超厚刷镀法修复局部缺陷非常方便。大量成功修复实例证明,在液压杆、油缸领域,FJY系列电刷镀技术已表现出替代常规修复技术的潜力。

4.1镀铬液压杆电刷镀工艺流程

机械整形(用电动磨头将缺陷处拓展至适合镀笔良好接触)→电净→水洗→去氧化膜(各种活化处理)→铬面活化→铬面底镍→水洗→高速厚铜填坑(镀厚能力3mm以上)→机械修磨(修磨至平滑过渡)→电净→水洗→铬面活化→铬面底镍→水洗→耐磨面层→水洗→机械修磨→表面抛光。

4.2修复工艺说明

均匀磨损的液压杆很容易修理,比较有效的方法是先磨去表面的电镀层(主要是磨去镀铬层。如果直接在镀铬表面电镀,结合力难以保证。虽然有人采用阳极刻蚀的办法活化镀铬层,但常常因难以确保活化效果,修复可靠性不高),然后按常规电镀修复工艺进行电镀修复。

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