[发明专利]一种定域修复高速压力机大型铜螺母磨损的设备和方法

权利要求书

1.一种定域修复高速压力机大型铜螺母磨损的设备，其特征在于,包括输液管道、电解液箱、电解液泵、流速控制阀、电源、数控喷嘴系统、数控工件装夹模块；

电解液箱、电解液泵、流速控制阀、喷嘴系统、待修复工件通过输液管道各部件顺序相连，电源正极连接喷嘴阳极棒，电源负极连接待修复工件，电解液泵启动后，电解液束流经喷嘴射向工件形成一闭合回路，构成电化学加工的必要加工条件。

2.根据权利要求1所述的一种定域修复高速压力机大型铜螺母磨损的设备，其特征在于：所述的数控喷嘴系统由数控机械手、喷嘴组成；喷嘴固定在数控机械手前端，数控机械手可按程序指令驱动喷嘴到达指定位置精确完成加工过程，喷嘴可在支架上沿支架导轨前后移动，旋转架亦可绕转轴转动，同时旋转架可以调节高度，便于对准待修复工件的指定位置；工作状态下电解液从阳极腔进液口流入从喷嘴头喷出。

3.根据权利要求2所述的一种定域修复高速压力机大型铜螺母磨损的设备，其特征在于：喷嘴头通过螺纹与阳极腔连接，喷嘴采用工程塑料制成，由阳极腔和喷嘴头两部分组成，阳极腔的上端密封垫圈和密封盖固定密封，中间固定有阳极棒；下端通过连接管与喷嘴相连。

4.根据权利要求1所述的一种定域修复高速压力机大型铜螺母磨损的设备，其特征在于：所述的数控工件装夹模块由卡盘式工件夹具和数控装夹平台组成；工件夹具夹紧工件保证大型螺母加工平稳，数控装夹平台则通过步进电机使固定在工件夹具上的螺母沿轴心作指定角度的旋转运动，同时也可调节螺母作上、下俯仰45度转动。

5.根据权利要求4所述的一种定域修复高速压力机大型铜螺母磨损的设备，其特征在于：所述的待修复工件下方放置有回收盘，可收集喷射到工件表面流下的电解液，并通过回流管收集流回电解液箱。

6.根据权利要求1所述的一种定域修复高速压力机大型铜螺母磨损的设备，其特征在于：所述的电解液成分为：五水硫酸铜250克/L，浓硫酸50克/L，尿素10克/L，粒径35纳米的氧化铝颗粒10克/L，在修复电沉积前，先将复合电解液超声搅拌30分钟，然后以1000转/分钟速度机械搅拌60分钟，减小纳米颗粒的团聚效应使其均匀分散，同时使尿素分子与纳米三氧化二铝颗粒充分接触，促进纳米颗粒表面的正电荷极性；

此时电解液温度由恒温水浴控制在60℃，以保证尿素分子在此温度具有较好的活性，发挥其作用。

7.一种定域修复高速压力机大型铜螺母磨损的方法：其特征在于：包括以下步骤：

（1）待修复铜螺母内螺纹磨损处预处理：

（2）对螺母磨损程度进行评估，在给定的喷嘴选择范围内选取喷嘴口径，螺母磨损点状宜采用圆形喷嘴修复，如面积较小可采用定点扫描方式，如面积较大可控制喷嘴系统采用填涂式扫描路径修复；细小划痕也适宜采用圆形喷嘴，使装夹模块控制螺母作定向转动，扫描修复；较宽带状磨损宜采用矩形喷嘴，同样使装夹模块控制螺母作定向转动，扫描修复，喷嘴与工件距离保持为5-10mm，直流电流密度在300-400A/dm2左右为宜，工作液流速200-300L/h；

（3）修复开始前，要先通过机械手和装夹模块将喷嘴定位到螺母内腔的磨损部位，整个加工过程和数控机械装置均由计算机设定数控程序设定，该数控程序的编写应基于技术专家对螺纹磨损形态的评估，综合射流电沉积经验参数和有限元分析结果，该程序中应包含扫描次数、扫描距离、喷射作用的工作启停频率设定，这些信息应根据实际加工要求进行调整取得最优效果，选取和优化喷射扫描加工路径以及扫描层数，使金属沉积层按照指定厚度精确地沉积在螺母内螺纹损伤的限定区域内，形成均匀致密的金属复合沉积层；

（4）修复效果的检测，

螺母内螺纹修复应与效果检测配合完成，在设定的某一个修复单元结束之后，大型铜螺母应进行硬度检测和外形几何尺寸的检测，如未达到指定厚度可继续进行新的修复单元沉积修复，直至达到沉积厚度，最后将检测结果合格的超大型铜螺母与丝杆装配，验收。

8.根据权利要求7所述的一种定域修复高速压力机大型铜螺母磨损的方法，其特征在于：所述的步骤1的预处理具体包括如下：

用汽油清洗超大型铜螺母的螺旋齿面和齿根去除油污；以800-1200目金相砂纸渐进式研磨、抛光；将打磨后的材料用35克/升氢氧化钠溶液进行清洗，表面脱脂除油：然后用10%的浓硫酸及10%硝酸混合酸进行活化处理；蒸馏水冲洗干净、吹干。