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導軌表面的耐磨性與表面缺陷的快速修復

發布時間:2019/9/15 9:21:55   來源:安昂傳動   作者:admin   瀏覽量:3146

     隨著大型機床向高速、重載、高精度以及自動化方向的發展,改善機床導軌的工作條件,如何提高并保持機床導軌的精度日益引起人們的注意。由于鑄鐵導軌具有良好的減振耐磨性、穩定性、成本較低,一直是大多數機床設計人員的首選。但鑄鐵存在硬度低、組織疏松、毛坯缺陷多等弱點,承載較重的大型機床,容易造成導軌磨損、拉傷,從而降低了機床精度,影響產品質量。因此提高導軌表面的耐磨性與表面缺陷的快速修復十分必要。實踐證明,表面淬火、電刷鍍方法保護導軌和電刷鍍一釬焊法修復導軌損傷,是目前理想的手段。
    一、導軌電接觸表面淬火

  電接觸表面淬火的主要原理是:用一個電極(石墨或紫銅滾輪)與工件緊密接觸(圖1),通過滾輪的低壓強電流,在電極與工件接觸表面形成電阻熱使接觸表面迅速加熱,并通過壓縮空氣使工件表面迅速冷卻,保證導軌表面形成極細的馬氏體與片狀石墨,達到表面淬火的目的,同時滾輪以一定的速度向前移動,這樣就可以達到對整條導軌進行表面淬火的要求,經過實際測試采用此種方法淬火層可達到0.3~0.4mm,硬度為59~61HRC,淬火后再用磨光機對表面進行磨平處理,完全保證了機床導軌的設計要求,同時由于采用此種方法導軌變形小、投資少、操作簡單、速度快,經濟效益非常明顯。目前集團公司的大型機床的平導軌、V形導軌均采用此種淬火、磨平方法,簡單有效,其中一臺淬火機一天可以完成3~5臺長12~15m的機床導軌的表面淬火。

二、用電刷鍍保護機床導軌
  在表面刷鍍金屬或合金作為工作層也可以強化其表面硬度提高耐磨性,達到進一步降低粗糙度的要求,一般選用快速鎳、鎳鉆鎢合金、鎳鎢D合金作為工作層。其中快速鎳合金電沉積速度快、硬度與45號鋼相當,耐磨性好于淬火45號鋼;鎳鉆鎢合金和鎳鎢D合金性能相似,都具有很高的硬度(58~60 HRC),耐磨性為45號鋼的兩倍,但電沉積速度較快速鎳慢,因此對于一般中、小機床電刷鍍快速鎳即可達到保護導軌的目的,對于大型機床或精密度要求較高的機床,用鎳鎢D合金或鎳鉆鎢合金工作層較理想。
  1.電刷鍍配方
  1)快速鎳配方。硫酸鎳254g/L;梭酸錢鹽56g/L;醋酸錢23g/L;草酸按0.1g/L;氨水(25%~28%)105mL;比重1.15;耗電系數0.104A?h/dm2?μm 。
  2)鎳鎢D合金配方。硫酸鎳393g/L;鎢酸鈉23g/L;硼酸31g/L;檸檬酸42g/L;元明粉6.5g/L;硫酸鈷2g/L;添加劑2.8g/L;冰醋酸20ML/L;氟化鈉5g/L;十二烷基硫酸鈉0.01~0.001 g/L;pH值1.4~2.4;耗電系數0.214 A?h/dm2?μm 。
  3)電刷鍍預處理工藝。工業汽油清洗導軌表面→水砂紙打磨→丙酮精洗→電解除油(電壓12V、機床接負極)→水洗→Ⅱ號電凈(工件接正極、電壓7V)→水洗→Ⅲ號電凈(工件接正極、電壓10~14V,再使工件接負極、電壓6~8V)→水洗。特殊鎳作電刷鍍過渡層、水洗、電刷鍍快速鎳或鎳鎢D合金或鎳鉆鎢合金。
  2.電刷鍍陽極材料及鍍液循環
  1)陽極材料。目前電刷鍍普遍采用石墨作陽極,石墨有良好的導電性能,沒有其他金屬離子污染電鍍液,但由于石墨脆性大,在高密度電流下容易發生崩落,同時石墨強度低,不易制作大型電極,金屬易成型強度高,因此可用高純度金屬作陽極,但金屬作陽極容易造成大量金屬離子納入電鍍液,故要求電鍍液必須含有絡合力較強的絡合劑,絡合多余的金屬離子,以保證電鍍液的穩定并且要防止金屬陽極在高密度電流下的鈍化。電刷鍍快速鎳、鎳鎢D合金或鎳鉆鎢合金,都采用電解金屬鎳作陽極

    2)鍍液循環。可采用封閉法和斷續澆淋法。封閉法:是將鍍液封閉在槽內,陽極浸泡在鍍液內進行電刷鍍,此時電刷鍍層全部被鍍液浸泡,電鍍液不易被空氣氧化而影響電刷鍍質量,一般適用于鍍液較貴、電沉積速度較慢的合金電鍍液。斷續澆淋法:是將電鍍液間斷的澆在陽極上,使其自然消耗,為了減少電鍍液的流失可在陽極背面加工一個凹槽,陽極底部鉆小孔,鍍液從小孔滲透到脫脂棉上進行涂鍍,此種方法電鍍液流失較多,一般用于速度快、電鍍液比較便宜的電刷鍍。
  3)鍍層厚度控制。鍍層厚度計算公式:δ=I?t/C?S。其中δ為鍍層厚度(μm),I為電流(A),t為時間(h),S為面積(dm),C為鍍液耗電系數(A?h/dm2?μm)。其中鍍層厚度越均勻,導軌精度越高,鍍層均勻性受陽極形狀、陽極包套厚度均勻性、陽極導電性影響等,一般電鍍層厚度在0.05~0.08mm,不均勻性可以控制在0.003mm之內。

  三、用電刷鍍一釬焊法修復導軌損傷

  鑄鐵含碳量較高,組織疏松,直接在上面釬焊結合力較差,為此可以選用鎳作為過渡層,堿銅作中間層,其中鎳作為過渡層或底層與基體結合力好,堿銅作為中間層既可與鎳牢固結合,又可與釬焊層錫秘合金結合,并且錫秘合金熔點低、流動性、韌性、耐磨性都比較好,同時其硬度、熔點可根據合金成分在一定范圍內調整,結合實際情況,制定具體工藝如下:
  1.表面處理
    導軌表面處理(除油、灰塵)。電解除油→水洗→Ⅱ電凈→Ⅲ電凈→刷過渡層鎳2~3μm→水洗→刷鍍堿銅→水洗→酸洗→釬焊錫秘合金→磨平釬焊層→刷鍍前處理→刷鍍。
    特別強調的是:刷鍍前一定要將導軌損傷處的機油、灰、砂,用汽油洗凈并除去嚴重的疲勞層,否則將嚴重影響焊層結合強度。刷鍍堿銅層時易氧化,氧化層會影響焊層錫秘合金的結合強度,因此在焊前要用鹽酸洗去氧化膜,同時鹽酸不能涂得太多,否則會對基體產生腐蝕,使錫秘合金焊層產生許多針孔。
    2.鎳配方和工藝
    硫酸鎳330g/L;冰醋酸30mL/L;氨基乙酸20 mL/L,耗電系數0.42 A?h/dm2?μm;pH值0.8-1;陰陽極相對運動速度10~25m/min;電壓8~10V。
    3.堿銅配方和工藝
    硫酸銅250g/L;乙二胺250g/L;氨三乙酸150 g/L;硫酸鈉20 g/L;硝酸鉸50g/L;pH值7~8;陰陽極相對運動速度10~20m/min;電壓6~15V;耗電系數0.18 A?h/dm2?μm。
    上述方法,可以根據機床制造或維修的不同情況運用。對于新加工的機床導軌,可以采用表面淬火或電刷鍍的方法處理;對于出現損傷的導軌,可先用電刷鍍和釬焊修復,再對整個導軌表面淬火或電刷一層金屬或合金。這樣不僅可以解決修復問題,還可以保護整個機床導軌,延長機床導軌的使用壽命。





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