沈慧俊（杭州杭真真空工程技术有限公司浙江杭州311121）
摘要：改革开放以来，随着国民经济的飞速发展，我国制造业有了很快的发展，机械制造业从产品研发，技术装备和加工能力等方面都取得了长足进步。本文结合作者近年工作经验，在分析工程机械特点和主要损伤形式的基础上，结合再制造技术的理论知识探讨了适用于工程机械不同损坏形式的再制造技术。仅供参考！
关键词：工程机械；损伤；磨损；再制造技术
1.工程机械的特点及损伤形式现代工程机械具有种类多、结构形势多样化等特点，其工作环境大多都比较恶劣，再加上工作强度大，机体承受的载荷变化频繁,工作区周围的烟气、粉尘很多,甚至有的工程机械还要在高原缺氧的条件下工作,这些因素都对工程机械提出了很高的技术要求。同时,由于各种环境因素和工作载荷变化的存在,使工程机械的破坏形式也呈现多样化的特点。工程机械主要系统的主要损伤形式如下：（1）动力系统主要损伤为曲轴磨损、活塞环磨损、气门顶杆磨损、缸体磨损。
（2）传动系统主要损伤为变速箱齿轮轮齿破坏、传动轴磨损、链轮轮齿破坏。
（3）液压系统主要损伤为液压缸杠杆表面磕伤、磨损,齿轮泵侧板磨损。
（4）机架主要损伤为结构变形、腐蚀和开焊。
（5）工作装置主要损伤为铲刀及铲齿磨损、断裂。
（6）电器系统主要损伤为线束老化、系统功能特性落后。
2.损伤分析2.1摩擦损伤在现代工程机械使用中,磨损是零部件损坏的主要形式，依据摩擦损伤的具体状况和现象,又可分为磨料磨损、粘着磨损、接触疲劳磨损、腐蚀磨损、微动磨损、高温氧化磨损以及冲蚀磨损等,其中前4种是最常见的零部件表面摩擦损伤失效形式,据统计,在工业领域由于磨料磨损导致的零部件失效约占整个磨损损失的50%。零部件的磨损往往不是由一个因素造成的,而是一系列机械、物理、化学因素共同作用的结果,是一个极其复杂的过程。在正常使用条件下,零部件的自然磨损是不可避免的,但是磨损的快慢却是有条件的。在同样的运行条件下,磨损的快慢取决于使用水平。能否用好工程机械,主要取决于对零部件磨损规律的了解和掌握程度以及是否对零部件按时、按级地进行保养。只有在这个基础上,才能在使用、保养过程中,尽量排除加速零部件磨损的因素,提高工程机械的使用管理水平。
2.1.1磨料磨损它是零部件与硬粒磨料之间滑动接触引起的表面损伤的现象。工程机械大多在野外尘土飞扬的环境中作业,各零部件、总成除了金属与金属的摩擦之外,还与磨料摩擦。例如夹在零部件工作间隙中的磨料在零部件表面发生擦伤和类似微切削的作用,加剧了磨损。当内燃机的空气滤清器功能欠佳、滤芯破裂或安装保养不正确,导致空气中的尘土被大量吸入气缸,从而使缸体与活塞的磨损速度较正常状况快几倍至十几倍。硬粒磨料除来自外界侵入外,也会在零部件工作过程中不断地产生,如金属磨损的颗粒和内燃机不完全燃烧所生成的积炭。
2.1.2粘着磨损它是金属零部件表面微观不平点被焊接到一起而后被撕离,在接触表面上对一方或双方造成划伤或擦伤的现象。例如,曲轴主轴承缺乏润滑油就容易产生粘着磨损,继而被烧毁,有时因修理、保养质量不高,轴瓦合金脱落堵塞进油孔,轴瓦由于摩擦发热膨胀将轴抱住而烧毁。汽车和轮胎式工程机械的锥形齿轮和已磨损的滚动轴承最容易产生粘着磨损。粘着磨损一旦发生,发展就很快。例如,曲轴主轴承缺油几分钟,就将导致严重地粘着磨损,造成重大的机械事故。
2.2变形损伤它主要是零部件在使用过程中由于内外因素的综合作用而产生的物质损失现象。变形损伤有过量弹性变形损伤和过量塑性变形损伤2类,包括凹陷损伤、弯曲、扭曲损伤、翘曲损伤、膨胀凸起损伤等多种形式。
引起该类损伤的因素包括内部残余应力、外部过量载荷、材料本身缺陷以及高温等。
2.3腐蚀损伤它是零部件表面在周围有害介质作用下发生物理、化学变化而导致表面材料变化和流失的破坏现象。腐蚀损伤若不能被早期发现并做有效的控制处理,将最终导致零部件腐蚀失效。如覆盖件、机架、油箱、工作装置等零部件都较容易产生腐蚀损伤。
3.不同损伤工程机械的再制造方法分析3.1电刷镀技术它是在镀槽电镀技术的基础上发展起来的一种新型表面工程技术。在不断供给电解液的条件下,用镀笔在工件表面擦涂,便可获得所需电镀层。它的特点是设备轻便灵活,镀层种类多,结合强度高,污染少,省水省电,操作方便,安全可靠,镀积速度快,适用范围广。
通过使用不同组分和配比的镀液,能够得到性能各异的镀层,尤其近年来发展起来的纳米电刷镀技术,综合性能更好。以前凸轮轴轴颈出现磨损或划伤一般采取报废处理,或者采用加厚轴瓦的办法磨削轴颈后使用,给用户的维修带来很大的麻烦,而现在,这种损伤应用电刷镀技术修复便可取得明显效果。
3.2热喷涂技术它是利用某种热源,如电弧、等离子弧、燃烧火焰等将粉末状或丝状的金属和非金属涂层材料加热到熔融或半熔融状态,然后借助焰流本身的动力或外加的高速气流雾化并以一定的速度喷射到经过预处理的基体材料表面,与基体材料结合形成具有各种功能的表面覆盖涂层的一种技术。目前的电弧喷涂技术有很大发展,高速电弧喷涂、超音速电弧喷涂等新技术不断完善,并已应用于工程实践。
热喷涂技术能够修复由零部件表面的刮、擦、磕碰等造成的损伤,方便地恢复机械零部件的磨损破坏,还能通过选择喷合适的涂材料改善和提高零部件的耐磨、耐腐蚀性能。
目前常用的热喷涂方法主要有电弧喷涂、火焰喷涂和等离子喷涂3种。等离子喷涂的工艺稳定,涂层质量高,喷涂材料取材广,对零部件的保护性好,但造价相对较高。火焰喷涂的装置简单,操作方便,质量比较稳定,效率高,耗能少,对环境污染少。电弧喷涂的涂层结合强度高,生产效率高,节能效果好,安全性好,是近几年迅速发展并广受关注的喷涂技术。应用等离子喷涂技术对磨损的齿轮泵侧板进行再制造处理,能够取得很好的使用效果。
3.3堆焊技术它是利用焊接方法进行强化和修复机械零部件表面的一种技术。
可以去除零部件缺陷、恢复零部件力学性能和几何尺寸、改变零部件表面的化学成分和组织结构、延长零部件的使用寿命,具有重要的经济价值。常用的工艺方法有手工电弧堆焊、振动电弧堆焊、氧-乙炔焰堆焊、等离子堆焊等。对平地机平衡箱链轮的修复以及铸钢类箱体的修复采用此方法可以取得较好的效果。
3.4低温镀铁技术它是利用特殊波形电源,通过阳极与阴极之间的电场作用,使镀液中的铁-锰离子在工作零部件表面上还原成结合强度高、镀层硬度高的铁锰镀层的一种技术。该工艺适用于船用曲轴、大型电机轴等负荷轴及运动零部件。这种技术一次可镀厚度为2mm,最大厚度可达5~6mm,其镀层结合强度高,质量稳定,适用于大型轴类零部件的磨损修复,如传动轴磨损的修复处理。
结束语：由于工程机械结构复杂、工作条件恶劣、工作环境和工作介质多变、零部件的损伤形式多样,故在实际的再制造过程中要根据设备的工作特点、受损零部件的受力情况以及不同的损伤部位具体问题具体分析,结合不同的再制造手段合理应用,以取得最佳的制造效果。有的再制造过程是两种甚至多种方法的综合应用,同时还要根据工艺性、经济性等指标进行多方面论证分析,以达到高性能、低成本、高效率的生产目标。
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