[發明專利]一種定域修復高速壓力機大型銅螺母磨損的設備和方法

在審

• 申請號: 201811522346.2
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109594110A
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 范暉;趙陽培;邢邦圣;柯尊芒;王善奎;鄒偉
• 申請（專利權）人: 江蘇師范大學
• 主分類號: C25D5/08
• 分類號: C25D5/08;C25D17/00;C25D7/00;C25D3/58;C25D15/00
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本發明公開一種定域修復高速壓力機大型銅螺母磨損的設備及其方法，是基于微粒射流電沉積加工工藝，針對大型銅螺母磨損狀況，提供了一種通過射流電沉積方法制備修復層的設備和操作方法，達到尺寸恢復和性能提升的目的，對于貴重損傷部件的再制造具有重要意義。

技術領域

本發明涉及一種定域修復高速壓力機大型銅螺母磨損的設備和方法。

背景技術

目前，國民經濟各領域大型裝備如鍛壓機械、工程機械、礦山機械、重型車輛零部件每年因摩擦磨損造成了巨大損失。分析發現，磨損最為嚴重的部件一般以運動副為主，如滑塊與導軌、活塞與腔壁、滑動軸承與軸頸、螺桿與螺母等，特點為：使用中承受著較大的沖擊和振動載荷、頻繁的接觸工作時間，處于極端的高溫高壓環境之下，制造材料由于種種限制如運行環境、加工工藝等對于極端工況的承受能力有限，經過一段時期運行后精度和安全可靠性有所下降達不到使用要求，但并未完全失效。

經過在大型裝備制造企業調研發現，使用和制造的礦山回轉窯滑動軸承、列車軸承、高速壓力機連桿軸瓦機構、機床滑動絲杠螺母等摩擦副部件就符合以上特征，具體為：1.承受著比較極端的工作載荷；2.失效形式上點蝕、劃傷非常普遍。損傷量不大數十微米到數百微米范圍，但危害嚴重；3.考慮到嚙合柔軟、嵌藏性、順應性利于軸頸跑和，摩擦副中的軸承、螺母等以有色合金材料為主，包括錫磷青銅、銅鉛合金、鈹銅等。如下圖1所示為高速壓力機某大型螺母現場圖片，其材質為錫青銅合金，內徑約30-50毫米。此類部件的損壞一般最直接的維護方法就是更換。但新品基本都比較昂貴，供貨周期較長，如圖1所示該型螺母價格較高，單價一般超過2萬元。如果備件緊缺，還無法立即更換，延誤了生產。大型銅質螺母類部件在國民經濟中的使用非常普遍和重要，如大型數控機床、發電設備、礦山設備，如能實現現場甚至在線的快速修復或強化，對于促進經濟效益、提高裝備完好率、實現可持續發展，踐行國家倡導的綠色制造都有著極其重要的戰略意義。

當前借助先進的表面成形技術，再制造修復手段主要有激光熔覆、等離子熔覆、焊接、熱噴涂、離子鍍、電刷鍍等。但綜合來看，目前再制造成形以高能量場技術居多，雖然速度快、效率高、合金成分可調，但也存在設備復雜、相對成本高、修復厚度不易控制、修復區存在熱影響殘余應力等問題。實際上對于高熔點硬質材料、損傷較大（體積損傷）的待修復零件會更為理想，而對于材質相對偏軟（如銅質零件）、損傷較小（表面損傷）的摩擦副而言可能并不完全適用。如果修復成本過高甚至超過了更換新品的價值，那就失去了節能降耗的意義。因此客觀上需要有一種比較輕便、簡單、易控的修復方法。目前來看，針對大型銅螺母零件進行修復目前還缺乏較為有效的方式，經專利檢索，目前有專利申請號201510418824.5提出一種超大型銅螺母再生制造技術，其基本技術原理是采用焊接法對螺母內螺紋磨損處進行修復，同樣亦屬于高能量場，存在設備復雜、工序繁多、相對成本高、修復厚度不易控制、修復區有熱影響殘余應力的問題。

實際上，作為低成本涂層方法的電沉積技術已引起了業界的注意。電沉積相對工藝簡單、操作方便、制備的納米薄層有著較好的摩擦性能和耐熱耐蝕特性，對于損傷量較小零件的修復確實具有高能技術無法比擬的優勢。如自動化納米電刷鍍即為典型代表，它在電刷鍍液中加入特定功能的納米顆粒，通過刷筆刷鍍得到高性能沉積層，已用于機械零部件表面修復、強化再制造中。此類方法目前在軍工裝備中使用較多，在民用裝備制造業中還未普及。此外囿于加工機理，電刷鍍對工件的外表面的修復較為適用，針對大型螺母類似零件的內腔表面進行修復并不適合。因此，針對大型銅質螺母內螺紋磨損的先進再制造技術需要進行創新發展，在智能化、復合化、微納化和功能化的發展趨勢也要求更多具備綜合特點的加工方式出現和完善。

發明內容

本發明基于微粒射流電沉積加工工藝，針對大型銅螺母磨損狀況，提供了一種通過射流電沉積方法制備修復層的設備和操作方法，達到尺寸恢復和性能提升的目的，對于貴重損傷部件的再制造具有重要意義。