金属固化补偿粘接技术在机械修理中的应用
2015-05-07赵汉忠
赵汉忠
（哈尔滨电机厂有限责任公司，哈尔滨 150040）
0 引言
金属切削机床的磨损种类可分为：运行周期磨损（正常磨损）、缺少冷却或润滑油磨损、异物吃入研伤磨损、超载磨损等。
对于传动机构的磨损，传统的修复方法是用去除材料法：将轴类零件（如传动轴）加工至规则的几何形状，根据修复后轴类零件的公称尺寸，按公差要求重新加工孔类件（如滑动轴承、轴用齿轮）。对于支撑滑动机构（如立车工作台）是用去除材料法：恢复支撑部件（下工作台）几何精度，通过运用镶装补偿技术，在滑动部件上镶装青铜板、铸铁板或塑料板来补偿尺寸链。
用传统的方法对传动机械进行修复，必须将被修复件置于机床上进行多次加工，有的还需整体更换（如滑动轴承）或手工刮削（如立车上工作台）来恢复精度，修复时间长、成本高，而且还受被修复部件尺寸，加工设备和场地的限制，如大型立车的下工作台存在磨损和研伤,由于本身形状不规则，且尺寸过大，传统的修复方法难以对其修复。采用金属固化补偿粘接技术，可有效避免修复过程中的多次加工、难以加工等问题，只需将流体金属填充在相对滑动的部件之间，待其固化即可。
目前市场上已经有多种固化金属填充粘接材料，如贝尔佐纳 1000－4000系列产品（BELZONA1000－4000），可赛新金属修补、耐磨、减磨及定位灌封等系列产品（TS3XX系列）。无论哪种固化金属填充粘接材料，都是利用流体力学原理，依靠外力压缩流动填充的，通过内部添加一些石墨、特殊合金颗粒、聚合物来达到本身的光滑细腻性。在应用过程中，填充空间的立体定位才是修复质量的保障，所以填充前的测量、固定、填充空间的封闭才是应用此项修复工艺的关键。
1 可行性分析
1.1 轴类传动零部件修复
轴类传动零部件磨损后，传统需要恢复的是公称几何精度，表面粗糙度和相关部件间配和精度。采用金属固化补偿粘接技术只需将磨损的轴径修成规则的几何形状（无需考虑公称尺寸及公差），并把修复后轴径和相对应的孔清洗干净，孔中涂抹均匀脱模剂，磨损轴径固定在孔中的相应位置上（如图1），将固化金属注入轴径和孔径之间，待其固化即可。孔和轴径的位置要通过测量来确定，配合公差通过选用不同型号脱模剂的厚度确定（不同型号都对应相应的厚度），这将是修复后保证精度的关键。
图1 轴径修复
孔径磨损也可依照此法修复，只是要将孔恢复规则几何形状的孔（同样无需考虑公称尺寸和公差）的位置固定（如图2），制作与之相配合的工具（假轴），将脱模剂涂抹于工具（假轴）上。将固化金属注入工具（假轴）的轴径和孔径之间，待其固化即可。
图2 孔径修复
1.2 支撑部件修复
以12.5 m立车工作台为例，常规的修复要加工上、下工作台，并在下工作台上加装镶板，最后通过上下工作台合研、刮削来完成。直径达12.5 m的工作台，重有上百吨，吊装、翻转、运输的难度很大，而且加工后还存在运输颠簸再次产生变形的问题，此时就算能安装，工作台精度也未必能达到要求。若采用金属固化补偿粘接技术，只需将上工作台导轨加工并符合要求，下工作台安装轴承的轴径中心线调整至与两个立柱导轨平行，下工作台圆环导轨与轴承定位轴径不垂直也可直接修复，只需将上导轨与下导轨间的填充若干定位垫补偿至水平（如图3），将下工作台导轨及定位垫清洗干净，将固化金属置于下工作台导轨上，将上工作台按工作位置固定在下工作台上（如图 3）48 h，固化即可。
图3 立车工作台导轨补偿粘接
1.3 局部损坏件修复
对于局部损坏的轴、液压阀杆、轴承座、滑动轴承及局部研伤的导轨，只需将损伤部位清洗干净，将固化金属填充于凹处，固化，即可进行永久性修复，不必对损伤部位进行机械加工，手工刮平即可。
1.4 粗糙度保障
流体固化金属是采用硅钢合金与石墨及高分子聚合物、低分子聚合物混合而成，固化后具有较小的粗糙度（可达到磨削后的效果），且具有抗酸碱性，对润滑油及常见的化学用品具有较好的抗腐蚀性，固化后材料具有自润滑性和微孔性（可吃入较小尖锐物而不伤导轨），更可机械加工，完全可以满足粗糙度要求。
2 经济性分析
大凡机械零部件传动，无论是哪类轴孔配合零部件磨损，修复时都要将其中的一件（孔和轴）加工至规则几何尺寸，再更换与之相配合的另一件，使其符合配合要求。采用金属固化补偿粘接技术，只需将孔类件或轴类件二者中的一件加工至规则几何尺寸，加入脱模剂后将固化金属注入待其固化即可。不必制作新的零部件，可节约材料成本和加工成本。
对于支撑滑动机构，在补偿磨损镶装前，必须机械加工出规则几何形状，并有镶装、把合等工艺要求，镶装后（由于镶装板、块等有接缝不平、不直等缺陷）将对其滑动面再次进行机械加工。一些精度较高的机床在镶板镶装进行机械加工后，还必须经过人工合研、刮削来达到精度要求，所需的机加、人工费用高，修理周期长。
金属固化补偿粘接技术应用在机械修理中，是一种减少修理成本，缩短修理周期的好方法。
