机械设备零部件再制造工艺技术研究

孙彦荣

（榆林市牛家梁煤炭集运有限责任公司，陕西 榆林 719000）

1 机械零部件再制造意义

项目完成了煤矿综采设备星行轮架、液压支架立柱油缸缸筒、中缸、活柱等机械零部件进行修复再制造的研究。本项目正是基于国内市场对煤矿设备的巨大需求，特别是国家鼓励中部崛起的机遇下、陕西省扶持“两区”项目建设之际，通过先进工艺技术与设备，对矿用液压支架立柱油缸开展再制造研究与生产，实现再制造的批量化生产，项目符合国家产业政策，属于国家鼓励发展和产业范畴。该技术主要选用先进的国产设备，安全可靠的等离子表面再制造技术生产工艺，具有高安全性、可靠性、低成本、低污染的优势。由于生产自动化程度较传统工艺有很大提高，加工工艺稳定可控，生产规模合理，可以保证产品的质量要求，经检测公司生产的产品，质量指标已达到国家标准要求，达到目前国内先进水平。

2 再制造技术工艺技术研究内容

针对我区煤矿综采机械设备、零部件的服役期到来，应用比较成熟的修复技术，在煤炭、化工行业内开展机械装备的再制造工作。研究耐磨金属修补胶成功修复煤矿综采液压支架立柱油缸密封套的再制造，采煤机械设备零部件的修复再制造。研究冷焊、堆焊完成煤矿综采机械设备零部件的冷焊、二保焊再制造。研究电刷镀技术完成煤矿综采液压支架油缸外缸、中缸、活柱液压零部件和采机械设备其它零部件的再制造。研究试验再制造的煤矿综采机械零部件提高使用寿命1～2倍，50%的实现再回收、再利用、再制造，达到了循环利用。煤矿综采设备机械零部件的再制造，如油缸缸体再制造修复，刮板机溜槽的再制造修复。采用尖端技术，对磨损较大（内孔直径磨损1～3mm）的液压油缸体内孔，进行增材再制造，恢复缸体内孔尺寸，提高缸体使用寿命1～2倍，实现废旧缸体再利用，达到循环使用，为企业节约开支，提高企业效益。研究再制造修复材料配件所用原材料主要是丝材、金属合金粉末等，无任何特殊材料，目前市场完全可满足需求。

3 液压支架油缸镀层刷镀再制造工艺

对液压支架油缸表面局部缺陷造成油缸失效采用电镀修复技术修复再制造，是省时省事，成本低、效果好的一种再制造技术。利用电解方法使电解液中的金属离子在零件表面上还原成金属原子并沉积在零件表面上形成具有一定结合力和厚度镀层的一种方法。采用专用的直流电源设备，电源的正极接镀笔，负极接工件，镀笔通常采用高纯石墨块作阳极材料，外包棉花或涤棉套，基本变化过程金属离子在液相中传质，到达阴极表面边界层，金属离子穿过阴极表面边界层完成表面转化与阴极的电子交换，金属原子被还原成吸附态金属原子后续表面转化，金属原子结晶。液压支架油缸缸筒、中缸、活柱表面局部损坏堆焊、电刷镀修复再制造工艺流程：清洗检验——工艺设计——机械打磨——堆焊——打磨——电刷镀——修磨至精度要求——检验入库。

清洗：对缺陷油缸筒（活柱、中缸）表面进行彻底清洗，检查失效形式，修复工艺设计：根据损坏程度，检验结果设计修复工艺，修复，编制工艺规程、工艺卡片、工艺技术参数。对缺陷深度大于0．5mm时首先采用冷焊打底，修磨后进行电刷镀修复，对于深度小于0．5mm时直接采用电刷镀修复。金属冷焊工艺流程：对缺陷进行表面打磨处理——彻底去除缺陷疲劳层——清理干净缺陷表面——冷堆焊高度大于1mm为止（堆焊层无气孔、夹渣等缺陷）——修磨堆焊表面（曲线与工件表面一致粗糙度Ra0．8）——检验合格转电刷镀。表面电刷镀工艺流程：表面打磨预处理——丙酮清洗表面——非镀面遮蔽——电净—水洗——2号活化——水洗——3号活化——水洗——镀底镍——水洗——尺寸恢复镀厚——水洗——工作镀层——水洗——打磨至要求——检验。

表面打磨：采用机械打磨去除表面上的毛剌，疲劳层，修整表面，圆柱面弧度与工件一致，表面粗糙度Ra＜2．5μm，露出金属基体表面，以保证电刷镀层与基体的结合强度。表面预处理：清洗、脱脂、防锈、角向磨光处理，汽油清洗，丙酮清洗。电净处理：除经过机械打磨后残留在工件表面铁屑和油污，除去表面微观上的油污，刷镀过程进行2次以上电净处理，确保工件表面洁净无油污。工艺参数，电流19～23A，电压11V，时间20～30s。表面净化：2号净化是去除工件表面的氧化膜和锈蚀产物，露出新鲜的纯金属表面，经过活化后金属表面为均匀的灰色或灰褐色。工艺参数，电流22～25A，电压11V，时间8～10s。3号活化是去除2号活化后的残存在表面上的灰褐色，使等镀表面露出银白色或银灰色的纯金属表面。工艺参数，电流22～25A，电压 11V，时间 8～10s。

镀底层镍：是为提高后续镀层与基体的结合强度，工作表面经仔细电净处理、活化处理后，首先用特殊镍镀液预镀0．01～0．02mm底层，底层镍镀至表面呈均匀的亮白色为止。工艺参数，电流20～25A，电压11V，时间大约15～30s。尺寸恢复镀层：主要是恢复尺寸增加厚度，可以选用快速镍（也可用高速铜）镀液快速镍镀液，镀层根据需要确定。工艺参数，电流20～28A，电压11V，时间5～10分（根据厚度决定），一般厚度为不超过0．5mm。工作镀层：是为提高表面硬度、耐磨、耐腐、镀层表面颜色与原件表层一致、满足工件表面要求的工作镀层。工艺参数，电流23～25A，电压6V，时间1～2分钟。镀后处理：用自来水彻底清洗冲刷电刷镀表面和邻近部位，用压缩空气吹干，表面涂防锈上防锈油。

经使用电刷镀工艺再制造了液压支架立柱中缸外表、活柱外表，经过下井使用取得了良好的效果，研究证明电刷镀技术应用煤矿液压支架油缸的修复具有投资少、设备轻便，操作工艺方便快捷、工艺灵活、镀层质量好、沉积速度快、镀层结合强度高、适用范围广、对环境污染小、省水省电等优点，可在机械维修广泛推广使用，修复成本是新品的10%，具有良好的经济效益和社会效益。

4 电刷镀再制造大中型油缸经

经反复工艺研究试验，完成了油缸缸口修复再制造，对油缸缸口的损坏，采用堆焊不锈钢复合层，完成了液压支架立柱油缸缸口复合双金属修复再制造工艺，共再制造油缸364支。安装使用证明具有耐腐蚀，延长了使用寿命，取得了良好的效果。对液压支架立柱油缸局部电镀层或表面损坏的修复再制造，采用冷补焊、电刷镀工艺大型液压油缸表面腐蚀失效的修复再制造。实践证明该技术是修复成本低、快捷方便、无污染的绿色环保技术。大型油缸密封套的修复再制造，采用高强金属修补胶修复再制造各种液压油缸密封套410件。经过实际使用，具有修复成本低、密封可靠、无污染等优点。

5 结语

应用现代先进制造技术开展煤矿机械设备再制造是一项利国利民的优势产业，再制造是绿色制造，既有利于环境，又有很高的经济效益，发展潜力巨大，是科学社会发展进步的基石产业。再制造业是解决全球资源紧缺和浪费、环境污染以及对各种废旧资源循环利用的最佳方法和有效途径之一。采用先进的表面处理技术，电刷镀、冷堆焊、等离子表面再制造技术，对即将报废的或已报废的液压支架立柱油缸缸筒、中缸、活柱进行修复是一种可行的再制造工艺，具有生产工艺可靠，操作简便，原料供应充足、能源消耗低，是绿色、环保、节能的生产模式。不断的研究、应用先进制造技术、先进制造工艺，促进再制造技术升级，是煤矿机械设备废旧零部件再回收、再利用、再制造恢复零部件原有的技术特性或超过原来技术特性的有效途经。开展煤矿机械设备零部件再制造，是日后煤矿机械设备整机再制造的基础工作，也是其它机械设备再制造的基础，零部件的再制造具有良好的社会效益、环境效益。再制造技术有着广阔的市场和发展前景。

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