两种表面技术在农机曲轴修复中的应用

河北省科技工程学校　李帅伦

两种表面技术在农机曲轴修复中的应用

河北省科技工程学校李帅伦

通过分析农机曲轴的重要性及在运用中存在的问题，在实际修复过程中，本文通过对电刷镀、热喷涂两种表面修复技术的对比，结合实际进行讲述。实践证明，合理利用表面修复技术对曲轴修复时可以节约大量的资金，延长机械的使用寿命，提高修复的装机率，降低机械的维修成本，经济效益十分显著。

电刷镀；热喷涂；曲轴；修复

引言

在柴油机中，曲轴是将活塞的往复运动转变成圆周运动的主要零件，曲轴发生不正常损坏的形式有轴颈、轴瓦轻度擦伤到磨损、腐蚀和缺乏润滑等多种复杂形式，主要表现为：擦伤、表面层脱落和过度磨损、露铜和深度磨损、轴瓦内衬层疲劳损伤、烧融脱落等现象［1］。

发动机曲轴出现异常损坏后往往会造成发动机启动困难、曲轴工作振动增大、噪声升高、发动机油耗增加，甚至出现“拉缸”“烧瓦”“抱轴”等恶性事故。

曲轴是柴油机的关键部件之一，曲轴的质量状态直接决定柴油机的运行质量，也决定农机的运行质量和安全水平。其检修周期和运行寿命主要取决于柴油机的运行品质和功率发挥，也决定于柴油机的整体检修、维护水平［2］。

在实际修复过程中，针对曲轴的磨损情况，选择合适的修复技术，就是当前技术人员经常研究的问题，本文通过对两种表面修复技术的对比，结合实际进行讲述。

1　电刷镀技术修复曲轴

电刷镀又名刷镀，是一种设备简单、工艺灵活、镀层沉积速度快的表面处理新技术。它可以在现场修复机械零件，进行功能性和装饰性涂镀。通过刷镀不同的镀层，修复机械零件的磨损缺陷，从而恢复机械的使用性能，提高机械的使用寿命。影响镀层质量的因素有电流、电压等，可通过改变这些因素控制镀层的厚度。运用电刷镀技术对曲轴进行修复，对于保证发动机的动力性、降低油耗、提高使用寿命具有重大意义。

1.1镀前处理

电刷镀曲轴的镀前表面处理十分重要，它直接影响到修复质量，甚至导致刷镀层失效。根据《GB3802-83》要求，曲轴修复前应进行探伤检查，不得有裂纹。但轴颈上沿油孔四周有长度不超过5mm的短浅裂纹或有未延伸到轴颈圆角和油孔的纵向裂纹（轴颈长度小于或等于40mm，裂纹长度不超过10 mm；轴颈长度大于40mm，裂纹长度不超过15mm）时，仍允许修复。此项必须认真进行，尤其对高速发动机曲轴。以免造成不必要的浪费，甚至机械事故［3］。

检查曲轴待镀表面，表面光滑，疲劳层不明显，可不必进行预磨。局部拉伤痕迹可用金相砂条打磨。如工件疲劳层明显，咬伤痕迹较深，则需进行预磨曲轴，去除疲劳源，确保质量。彻底消除曲轴油污。将曲轴用水基清洗剂清洗，压缩空气吹洗油道，并用丙酮擦洗油道，保证镀层结合良好。

曲轴可用普通车床装夹找正，转速为50～100r/min。一般不宜使用精密曲轴磨床做转具，因预处理液、快速镍溶液对机床均有腐蚀作用，且刷镀中产生气体，对机床也不利。

1.2刷镀过程

曲轴材料一般为中碳钢、合金钢、球墨铸铁，常规刷镀工艺可满足要求。

4)用步骤2)中得到的局内点集合重新估计模型，因为随着后续局内点的加入，步骤1)中的估计模型已经不是最优模型；

电净：用1#电净液，工件接负极，电压12～14V，时间30～50s。轴颈部位电净时间要尽量短，至工件表面水膜均匀摊开，没有干斑为止。

活化：先用2#活化液活化，工件接正极，电压12～14V，时间10～20s，至表面呈黑色后用水冲洗。再用3#活化液活化，工件接正极，电压20～25V，时间15～30s，至表面呈银灰色后用水冲洗。

镀过渡层：镀前先用特殊镍擦拭Ss，然后通电，工件接负极，电压12～14 V，镀特殊镍2μm［4］。

镀尺寸层工作层：常用快速镍，12～15V，工件接负极。曲轴一般磨损都比较大，且承受高频交变载荷。所以经常采用复合镀层，夹心层用快速镍较好。

1.3镀后处理

镀后用自来水彻底清洗，上曲轴磨床加工。精磨曲轴至规定尺寸，轴颈表面粗糙度为Ra1.6μm，最好再抛光处理，以提高耐磨能力，修复后的曲轴经检查合格后方可装车运行。

2　热喷涂技术修复曲轴

热喷涂技术是设备维修和机械制造中广泛应用的表面技术之一。热喷涂是利用一种热源将喷涂材料加热至熔融状态，并通过气流吹动使其雾化，并高速喷射到零件表面，以形成喷涂层的表面加工技术［5］。

根据熔化金属热源不同，热喷涂工艺可分为氧乙炔火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、塑料粉末火焰喷涂和特种喷涂。可根据实际条件和技术要求综合选择。目前应用于防腐的主要有火焰喷涂和电弧喷涂两种技术。前者喷涂生产率和能源利用率高、涂层结合强度大、操作简便，适用于大的平面构件施工。后者操作灵活，便于对边角或几何形状复杂的构件喷涂。

热喷涂技术在设备防腐中的工艺流程非常简单，不论采取何种喷涂方法，基本上都分为三个主要加工过程：基体表面预处理、喷涂、涂层后处理。

2.1基体表面预处理

基体表面若存在水分、油污或其他杂物，将在涂层与基体间产生隔膜。如果基体表面太光滑，喷涂的颗粒亦不能有效附着，从而导致涂层与基体间难以形成牢固的结合，故必须进行表面预处理。常用表面预处理的方法就是打砂，使基体表面洁净、粗糙，为涂层与基体间能有效结合创造条件［6］。

修复前，对出现故障的连接面进行预处理，目的在于净化和毛化基材的表面，为喷涂提供活性表面，确保喷涂涂层的结合强度。首先用工业汽油全面清洗曲轴上的油污，而后使用1.1～1.3的水玻璃再次进行清洗。接下来，车削需修复的表面，去除划痕，以获得毛化的活性表面。然后，在喷涂修复前要对曲轴进行预热，其主要目的是提高工件表面与熔融粒子之间的接触温度，以利于熔融粒子的变形、与曲轴基体材料的相互咬合以及提高喷涂材料的沉积率；降低晶格的内应力和熔融粒子的冷凝速度，增加喷涂材料与曲轴基体材料的原子间结合力；减少喷涂材料与曲轴基体材料在冷凝时的收缩差别和内应力［7］。

2.2热喷涂工艺过程

车削后的曲轴，为保证预处理面的活性，必须在两小时之内进行涂层的制备。曲轴表面的预热可采用中性氧乙炔火焰进行。预热温度控制在100℃至120℃范围内，预热要均匀，预热时间不宜过长，预热表面达到预热温度即可。根据曲轴的实际工况条件及喷涂材料的特性，选用既耐腐蚀又具有良好耐磨性的铝青铜为涂层制备材料进行电弧喷涂。

2.3喷涂后处理

涂层制备完成后，使曲轴缓慢冷却，冷却后对修复的轴颈进行车削加工和磨削加工。加工到工作尺寸后，要仔细检查涂层是否有开裂和脱落。

曲轴采用电弧喷涂铝青铜工艺修复后，由于铝青铜材料的特性以及热喷涂层中存有5%左右的显微孔隙，涂层不仅具有极高的耐腐蚀和耐磨损性能，同时还具有含附润滑油的特殊作用，可以较好地改善曲轴工作部位的润滑状况。由于加工后喷涂涂层极为均匀，很好地保证了曲轴的动平衡。

3　结论

通常直径小于80mm的曲轴，轴颈的失圆度超过0.025mm：或直径大于80mm的曲轴，轴颈的失圆度超过0.04mm时，曲轴均需进行修复。若轴颈仅出现失圆，且在修理尺寸范围内，只需进行曲轴的光磨或采用电刷镀等工艺方法进行修复即可。当曲轴不仅出现轴颈失圆，而且还出现烧瓦、抱轴现象，且轴颈有划痕（划痕深度超过0.8mm）时，在必须填补较多材料才可修复的情况下，可采用热影响极小的电弧热喷涂方法进行修复［8］。

实践证明，合理利用表面修复技术对曲轴修复可以节约大量的资金，延长机械的使用寿命，提高修复的装机率，降低机械的维修成本，经济效益十分显著。随着我国农业机械化程度的不断提高，农机曲轴的磨损在所难免，运用表面技术对其进行合理修复，既为国家节省了资金，又为社会带来了巨大的经济效益。

［1］朱会田，崔称心.车用发动机曲轴异常损坏原因分析及预防［J］.世界汽车，2002，10.

［2］蒋静.内燃机车柴油机曲轴修复的探讨［J］.铁道机车车辆，2006，12.

［3］杨希根.应用电刷镀技术修复汽车曲轴［J］.辽宁交通科技，1998，10.

［4］朱华，苏建成.曲轴轴颈磨损的电刷被修复［J］.润滑与密封，2006，4.

［5］张健全，徐晋勇，高清等.热喷涂技术的发展及应用［J］.山西焦煤科技，2006，8.

［6］秦技强，黄勇，谢学军.热喷涂技术在腐蚀与防护领域的研究及应用［J］.腐蚀科学与防护技术，2006，1.

［7］高为国，刘金武，易际明等.热喷涂技术及其在球墨铸铁曲轴修复中的应用［J］.2004，12.

［8］孟立新，张晞.发动机曲轴的电弧喷涂修复［J］.工程机械，2006，6.

李帅伦，1981年出生，男，研究生，讲师。