B1016A单臂刨床导轨复合修复工艺及其应用

王 武

B1016A单臂刨床使用近四十年，设备现仍在生产中发挥着巨大作用。但一次润滑系统缺油事故，导致设备V形导轨副一侧在全长范围内严重研伤，另一侧局部研伤，其中床身V形导轨划伤面积超过40%，划痕沿导轨全长呈现断续或连续间隔槽状，槽宽在 5～8mm，数量 4～6 条不等，槽深 0.3～1mm，有的地方接近1.5mm，槽与槽之间导轨面基本完好。工作台V形导轨面由于未淬火，划伤面积超过50%，多处出现整片损伤，深度一般在 0.8～1.5mm。

一、修复方案

B1016A单臂刨床身是由两段拼接而成，全长13m，宽1.2m，最长的一段自重超过15t，工作台为整体结构，全长6.7m，宽1.4m，自重8t。两者均为HT150材料，床身导轨面火焰滚轮淬火。该设备周围空间狭小，无法使用重型起吊设备，传统的解体、精刨以及“蚂蚁啃骨头”等修理工艺不管从难易程度上，还是从时间和费用上来看，显然不适用。

传统的补焊工艺有喷焊或电弧焊，但这两种补焊工艺的最大缺点是焊后易产生裂纹、热变形、退火等现象，尤其是床身长达13m，变形退火缺陷会更加突出。另外焊补质量不稳定，补焊工艺操作难度大，焊后修磨量大。采用常温冷态重熔技术及其铸造缺陷修补机修复。该工艺的主要特点是：结合牢固、致密、补材与母体为冶金结合，结合强度高不会产生脱落；常温补焊，基体不发热，补焊点附近金相组织不改变，无应力集中现象；不产生热变形，不出现裂纹；对热处理后铸件（如机床导轨面）补焊点附近不会出现退火现象；操作简便，焊点小，焊后修磨量小。

从补焊质量来看，使用常温冷态重熔技术补焊工艺修复B1016A单臂刨床导轨是最理想的修复方案，但其修补过程是直径0.5～1mm焊补点反复熔化堆积的过程，在大面积损伤修补过程中，修补效率底，周期长，这也是制约其广泛推广应用的原因。尽管导轨副主要为一侧划伤，但上下导轨累计划伤面积大。如果请专业修理单位全部采用常温冷态重熔技术补焊工艺进行修复，单台修补机补焊及打磨等需要将近三周时间才能修好，停产损失较大，而且修复费用至少也得需要十几万元。于是考虑在不影响导轨副承载能力和运行精度的前提下，根据床身和工作台导轨研伤或划伤的程度不同，决定对床身导轨采用常温冷态重熔技术补焊与耐摩擦磨损修补胶复合修复工艺进行修复；对工作台导轨面采用加装摩擦因数比较低的酚醛层压板进行改造。

二、复合修复工艺的优点

目前市场上有性能比较好的导轨耐摩擦磨损修补胶，其含有高性能合金、陶瓷等耐磨材料，耐磨性能优良，与机体结合强度高、耐油、耐水、耐老化，综合性能优异。该胶修复成本低，修复周期相对较短，弥补了常温冷态重熔技术补焊相应的缺点。该胶硬度84（邵氏D），抗压强度83MPa，拉伸强度55MPa，剪切强度25MPa。

在床身导轨修补面上，常温冷态重熔技术的补焊区垂直于划痕成条状，并与填充的修补胶呈相间布置（图1），条宽约9mm，间距50mm。补焊区与原导轨面形成金属骨架，主要承担抗压负载，而修补胶既能弥补两接触面由于摩擦而造成的磨损缺陷，又能使两个相对运动面具有良好的润滑减磨作用。同时，修补胶对进入摩擦副两接触面间的金属杂物还具有一定的预埋性。两者作用相互得到补充，可延长导轨使用寿命。

如果采用上述复合修复工艺修复工作台导轨，日后使用时一旦出现脱胶不易被发现，容易造成事故。采用与工作台固联的酚醛层压板作为导轨面，改造周期与复合修复工艺相当，但耐磨性能好、寿命长、牢固可靠，成本也低。

为了加快进度，对床身导轨和工作台导轨按各自的修复方案同时进行修复与改造。

三、床身导轨修复

1.修复前的准备

北京奥宇可鑫表面工程有限公司生产的AKZQB-2000C铸造缺陷修补机一台，0.8#、厚度为0.25mm的金属片补材。AK02-1耐摩擦磨损修补胶。手动砂轮、砂纸、油石、锉刀、丙酮。

2.修复

吊下工作台，将床身导轨表面润滑油及铁屑清理干净。用手动砂轮机、砂纸、锉刀将划伤部位适当粗化处理。将粗化后的导轨表面用丙酮擦干净，热风吹干。

按（图1）要求进行补焊。将补焊后的导轨表面再用丙酮擦干净，热风吹干后涂耐摩擦磨损修补胶。修补胶分主胶A与固化胶B，调和比例为A∶B=6∶1。待修补胶固化后，用砂纸和油石连同补焊区打磨抛光到与原导轨面完全吻合时为止，但不得损伤原导轨面。

补焊区宏观检测结果显示，焊补点金属颜色与母材相同，无咬边、无烧痕，焊补点附近为常温。显微及硬度检测焊补情况显示，无明显分界线，焊补点金属致密、无裂纹、无砂眼，焊补点硬度180～220HB，焊补点附近硬度51～56HRC，未见退火现象。

涂胶区检测结果显示，颜色呈黑色，结构致密无裂纹，与机体结合牢固，硬度满足要求。

四、工作台导轨改造

1.改造前的准备

考虑酚醛层压板与工作台导轨联结及工作的需要，决定对工作台平导轨加高12mm，而工作台V形导轨增加厚度S，可计算得出 S=12sin55°=9.83mm。

酚醛层压板垂直于板层抗压强度≥250MPa，厚度12mm和10mm两种。酚醛层压板零件图设计要求与工作台要用沉头螺钉联结，其螺钉头部要留有必要的空间（图2a）。工作面上要有相应的油槽。齿条垫铁厚度与工作台平导轨酚醛层压板等厚，即为12mm，两面应采用磨削加工。

2.改造

酚醛层压板与工作台导轨联结后，螺钉头部沉孔要用同材质圆片抹胶封死，各工作面上油路要畅通，工作台与床身V形导轨底部间隙要符合原技术要求（图2b）。

安装垫铁与齿条，重铰定位孔配定位销。低速移动工作台使酚醛层压板工作面与床身导轨研点，然后吊下工作台反面刮削，反复多次，直到符合刮研指标6点/25×25mm2为止，用0.04mm塞尺检验合格。

设备导轨经过修复和改造后，检验其有关几何精度和工作精度均符合要求。导轨修复和改造用时近十天，比采用全部常温冷态重熔技术补焊工艺修复周期缩短了十多天。总费用六万元，比采用全部常温冷态重熔技术补焊工艺修复费用节省七八万元。

设备自修好后已使用两年多。最近经检查，导轨副磨损正常，床身导轨除两个微小点脱胶以外其余一切完好，工作台所有层压板牢固无松动。

五、结论

设备导轨一旦发生研伤或划伤，首先应该在满足精度和使用寿命前提下，本着省时、省工、投资少、见效快的原则考虑修复方案。一定范围内的损伤，首先可考虑全部采用常温冷态重熔技术补焊工艺，损伤面积比较大的，可考虑采用常温冷态重熔技术补焊与耐摩擦磨损修补胶复合修复工艺，或采用常温冷态重熔技术补焊与传统的补焊复合修复工艺。

需要注意的是：床身导轨耐摩擦磨损修补胶使用时间一长，个别地方有可能因涂胶前未清洗干净或粗化程度不够而产生脱胶现象，所以涂胶前应该对损伤部位彻底清洗和尽可能粗化均匀。大型设备工作台导轨面不宜采用摩擦磨损修补胶修复。总之设备导轨特别是大型导轨修复方案的确定是个关键。如果方案选对了，实施起来效果才好。