[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

说明书

本发明公开一种定域修复高速压力机大型铜螺母磨损的设备及其方法，是基于微粒射流电沉积加工工艺，针对大型铜螺母磨损状况，提供了一种通过射流电沉积方法制备修复层的设备和操作方法，达到尺寸恢复和性能提升的目的，对于贵重损伤部件的再制造具有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种定域修复高速压力机大型铜螺母磨损的设备和方法。

背景技术

目前，国民经济各领域大型装备如锻压机械、工程机械、矿山机械、重型车辆零部件每年因摩擦磨损造成了巨大损失。分析发现，磨损最为严重的部件一般以运动副为主，如滑块与导轨、活塞与腔壁、滑动轴承与轴颈、螺杆与螺母等，特点为：使用中承受着较大的冲击和振动载荷、频繁的接触工作时间，处于极端的高温高压环境之下，制造材料由于种种限制如运行环境、加工工艺等对于极端工况的承受能力有限，经过一段时期运行后精度和安全可靠性有所下降达不到使用要求，但并未完全失效。

经过在大型装备制造企业调研发现，使用和制造的矿山回转窑滑动轴承、列车轴承、高速压力机连杆轴瓦机构、机床滑动丝杠螺母等摩擦副部件就符合以上特征，具体为：1.承受着比较极端的工作载荷；2.失效形式上点蚀、划伤非常普遍。损伤量不大数十微米到数百微米范围，但危害严重；3.考虑到啮合柔软、嵌藏性、顺应性利于轴颈跑和，摩擦副中的轴承、螺母等以有色合金材料为主，包括锡磷青铜、铜铅合金、铍铜等。如下图1所示为高速压力机某大型螺母现场图片，其材质为锡青铜合金，内径约30-50毫米。此类部件的损坏一般最直接的维护方法就是更换。但新品基本都比较昂贵，供货周期较长，如图1所示该型螺母价格较高，单价一般超过2万元。如果备件紧缺，还无法立即更换，延误了生产。大型铜质螺母类部件在国民经济中的使用非常普遍和重要，如大型数控机床、发电设备、矿山设备，如能实现现场甚至在线的快速修复或强化，对于促进经济效益、提高装备完好率、实现可持续发展，践行国家倡导的绿色制造都有着极其重要的战略意义。

当前借助先进的表面成形技术，再制造修复手段主要有激光熔覆、等离子熔覆、焊接、热喷涂、离子镀、电刷镀等。但综合来看，目前再制造成形以高能量场技术居多，虽然速度快、效率高、合金成分可调，但也存在设备复杂、相对成本高、修复厚度不易控制、修复区存在热影响残余应力等问题。实际上对于高熔点硬质材料、损伤较大（体积损伤）的待修复零件会更为理想，而对于材质相对偏软（如铜质零件）、损伤较小（表面损伤）的摩擦副而言可能并不完全适用。如果修复成本过高甚至超过了更换新品的价值，那就失去了节能降耗的意义。因此客观上需要有一种比较轻便、简单、易控的修复方法。目前来看，针对大型铜螺母零件进行修复目前还缺乏较为有效的方式，经专利检索，目前有专利申请号201510418824.5提出一种超大型铜螺母再生制造技术，其基本技术原理是采用焊接法对螺母内螺纹磨损处进行修复，同样亦属于高能量场，存在设备复杂、工序繁多、相对成本高、修复厚度不易控制、修复区有热影响残余应力的问题。

实际上，作为低成本涂层方法的电沉积技术已引起了业界的注意。电沉积相对工艺简单、操作方便、制备的纳米薄层有着较好的摩擦性能和耐热耐蚀特性，对于损伤量较小零件的修复确实具有高能技术无法比拟的优势。如自动化纳米电刷镀即为典型代表，它在电刷镀液中加入特定功能的纳米颗粒，通过刷笔刷镀得到高性能沉积层，已用于机械零部件表面修复、强化再制造中。此类方法目前在军工装备中使用较多，在民用装备制造业中还未普及。此外囿于加工机理，电刷镀对工件的外表面的修复较为适用，针对大型螺母类似零件的内腔表面进行修复并不适合。因此，针对大型铜质螺母内螺纹磨损的先进再制造技术需要进行创新发展，在智能化、复合化、微纳化和功能化的发展趋势也要求更多具备综合特点的加工方式出现和完善。

发明内容

本发明基于微粒射流电沉积加工工艺，针对大型铜螺母磨损状况，提供了一种通过射流电沉积方法制备修复层的设备和操作方法，达到尺寸恢复和性能提升的目的，对于贵重损伤部件的再制造具有重要意义。