堆垛机铸铝电机支架底座断裂修补
2021-08-27季小波陈建军
季小波，陈建军
（南通醋酸纤维有限公司机械维修部，江苏南通 226007）
1 问题
一台铸铝材料堆垛机电机支架底座断裂，前半底座完全断开，部分结构断裂碎片缺失（图1），断开部分仍存在裂纹（图2），断面磨光后可见密集孔穴（图3），断面厚度7.5～20 mm。此堆垛机为多年前瑞士进口产品，电机支架采购周期长、价格昂贵。因现场急需使用，即决定自行修复。
图1 电机支架底座断裂件
图2 断裂件裂纹
图3 断面孔穴
2 解决方法
2.1 维修方式的选择
该类问题常用的维修方式主要有焊接、胶粘和铆接，对这三种维修方式进行可行性分析。
2.1.1 焊接
（1）由于铸铝材料铸造件自身存在的缺陷，在焊接过程中易产生夹杂、气孔、裂纹、过烧、泛渣等焊接缺陷。焊接强度低、焊口成粉末状，导致铸造铝合金的焊接性能差[1]。
（2）断面已发现大量孔穴，焊后密集气孔可能极大，且由于孔穴会大大减少焊缝连接面积，降低焊缝强度。
（3）铸铝合金塑性差、热膨胀系数大，以及电机支架本身结构限制只能采取外侧焊接，采取刚性固定以保证结构尺寸后必然会导致大的内应力，增加了焊缝的裂纹倾向[2]。综上所述，该电机支架不宜采用焊接方式进行修补。
2.1.2 胶粘
（1）胶粘对于连接的材料之间要求很低，连接对象可以材料相同，也可以将材质、厚薄、软硬不同的材料进行稳固连接。粘接操作简单、快捷高效，已广泛应用于密封堵漏、连接零部件、加固配合件[3]。
（2）胶粘修补容易保持结构断前尺寸，断面密集孔穴可以增加胶粘接触面积，提高胶粘强度。
综上所述，该电机支架可以采取胶粘方式修补。
2.1.3 铆接
结合电机支架的使用，允许在电机支架底部和侧面增加外加强，外加强通过螺栓与断开结构连接。
结论：由于断面为长条形，且电机支架中的齿轮长期处于旋转运动，单独使用胶粘技术难以保证连接强度，单独使用铆接难以避免旋转振动导致的轻微移位，决定采取胶粘与铆接结合的方式进行修复。
2.2 维修措施
（1）选择合适的胶水。对比三种胶水（表1）得出，ergo.1307的粘接强度、耐冲击、耐腐蚀性能最好，且施工时间和耐温性能适宜，并可用胶枪涂布便于混合均匀，选择ergo.1307 作为修补胶水。
表1 胶水性能对比
（2）确定外加强铆接螺栓。考虑外加强底面需保持平整，且过大螺栓可能进一步破坏结构，决定使用M5 的不锈钢沉头螺栓。
（3）制作底部和侧面外加强。从耐腐蚀方面考虑，决定使用304 不锈钢作为外部加强材料；由于侧面为不规则弧形，且尺寸较小，为了方便手工成型，决定使用2 mm 钢板，先把底部和侧面加强作为整体切割，然后将两侧部位折弯90°，进行初步手工成型，再将两侧部位从折弯处割开，最后对两侧加强进行最终成型以尽量贴合支架结构，并将底面加强整平（图4）；结合电机支架的结构形式，在外加强上确定螺栓孔的位置，对外加强上的螺栓孔先行钻孔（图5）。
图4 外加强初步成型
图5 外加强钻孔
（4）对电机支架前部断开段仍存的裂纹部位进行抛光，在裂纹尖端钻直径4 mm 的止裂孔（图6）。
图6 止裂孔
（5）为了避免使用过程中内部油脂通过缺失部位逸出，使用铝合金割取相应形状、厚度的嵌补块填补支架缺失部位。
（6）对断裂部位和嵌补块通过钢丝刷打磨、清洗剂喷洗进行彻底清洁。
（7）使用胶枪配合混合管对断裂面和嵌补块涂布胶水，注意每次前段30 mm 的胶水舍弃不用。
（8）用C 形夹对涂布胶水并整合后的电机支架进行压紧，用刮刀清除内外表面挤压出的多余胶水，移位至空调间（图7）。约36 h 后表面胶水完全凝固。
图7 胶粘后夹持
（9）为了防止嵌补块的胶水失效，在嵌补块的板厚方向用直径4 mm 的螺栓与电机支架底面进行铆接加固，突出底面的螺栓割除磨平。
（10）用已钻孔的外加强对电机支架的底面、侧面进行配钻并攻丝（图8）。
图8 结构配钻孔
（11）对电机支架底面、侧面和外加强内表面用百叶轮磨光并用清洗剂喷洗，清洗剂喷洗后需用无纺布擦拭，然后继续用清洗剂喷洗，直至干净的无纺布擦拭后无明显油污。
（12）对电机支架底面、底面外加强内表面涂布胶水，快速将外加强与支架螺栓连接。
（13）对电机支架侧面、侧面加强外表面涂布胶水，快速将外加强与支架螺栓连接。
（14）将外加强边缘、裸露的通孔用胶水密封。
（15）将电机支架整体移至空调间等待固化（图9）。
图9 结构固化
（16）胶水固化后，将底面突出的螺栓头割除磨平。
（17）用氩弧焊将侧面和底面加强焊接为一体，底面突出焊缝磨平，整体焊缝磨光。
3 修复成效与建议
修补后的电机支架已正常工作超过5 个月，延长了支架的使用时间，节省维修费用，减少了设备停用时间。建议铸铝件，特别是断面呈密集孔穴时，不宜进行焊接维修；对焊接性差的断件，选择合适的胶水，胶粘结合铆接可以获得良好的维修效果。
