工程机械修复中电刷镀技术的原理及应用初探

工程机械修复中电刷镀技术的原理及应用初探
摘要:介绍了电刷镀技术原理,阐述了其在工程机械修复中的应用,经实践证明该技术在工程机械修复中有着明显的经济效益和社会效益,具有一定的可推广性。

关键词:电刷镀工程机械修复应用
电刷镀技术在我国研究开发、应用推广已有20 多年历史,这一新技术解决了许多国家重点工程中的维修等关键问题,是我国重点推广的新技术项目。

一、电刷镀原理
电刷镀,按国际标准化组织( ISO) 1981 年的ISO/TC - 170 标准2080 - 81 中第159 条规定为:采用含有电解液并同阳极接触的垫或刷、以进行电沉积的方法,用这种垫或刷来涂刷具有相反极性的加工件,称为电刷镀技术。

由此可见,电刷镀属于一种无槽的电镀。

当镀笔(阳极) 的包套上吸满了镀液与旋转的工件作相对运动时,镀液里的金属离子在直流电荷的作用下,沉积在工件上,形成镀层。

整个沉积过程是: (1) 当电流从镀笔(阳极) 通过与工件(阴极) 间的镀液膜层抵达工件表面形成电气回路时,镀液膜层中的和水分子或络合剂生成水合离子或金属络合离子的金属离子,在电场力的作用下向工件(阴极) 输送; (2) 金属离子在工件(阴极) 表面得到电子,还原成金属原子; (3) 金属原子沉积在工件表面而形成结晶。

二、电刷镀技术的应用范围
1、各种机械、起重运输设备因为磨损需要更换新的部件时,可采用电刷镀技术修复使之恢复到原有尺寸精度。

2、新制产品零部件,因加工超差或达不到精度,可通过电刷镀技术修复而达到尺寸公差精度技术要求。

3、产品零部件及机械设备磨损件在第一次修复使用后,到了一定的使用周期已磨损到极限,若具备修复价值,可以进行第二次修复。

4、大型设备如滚筒、转子、轧机、切削机、传动轴、曲轴、油缸、柱塞、机体、导杆等局部磨损、擦伤、凹坑、腐蚀点等的修复都可以现场修复,从而减少大量的人力物力浪费,缩短维修工期。

5、部分产品需要强化硬度,改善耐磨或防腐能力可通过电刷镀技术予以解决。

本技术专业修复各类轴颈、轴承孔、电机盖、各种油缸、活塞杆、变速箱、电机转子轴、造纸、印刷等行业,修复时间短,最大修复尺寸(厚度) 达0. 8 mm～10 mm。

三、电刷镀技术在工程机械修复中的应用
1、推土机发动机修复中的应用。

在发动机连杆轴承座修复中的应用。

对于本单位的推土机(D155A) 由于使用时间较长,因此该机的发动机连杆轴承座磨损严重,局部存在偏差过大现象。

平时进行发动机的大修时,我们只是简单进行了垫薄铜皮的做法来对偏差大的地方进行处理,但该方法在使用过程中对尺寸的补差不均匀,容易造成连杆轴承与曲轴之间的间隙不均匀和不合理,即使对连杆轴承进行研磨,装配出的间隙也是存在不均匀现象,局部间隙达0. 30 mm～0. 50 mm以上(标准间隙为0. 05 mm～0. 13 mm) ,并且存在有椭圆度,使得该发动机在大修后使用周期较短,一般为1 年,远小于正常使用周期,加大了维修成本和使用成本。

后经研究决定采用电刷镀技术对该发动机的连杆轴承座进行修复,通过和专业人士的仔细研究,认为该工艺是可行的,在此基础上对该发动机的连杆轴承座进行了电刷镀修复,修复前轴承座局部磨损在0. 5 mm 以上,修复后该连杆轴承座的磨损量完全消失,恢复了原始尺寸和公差数据,轴承座的圆度也恢复到了原始尺寸和公差。

修复工艺为:a.用有机溶剂丙酮脱脂; b. 用电净液脱脂,连杆接负极,工作电压12 V～15 V ,时间15 s～30 s ,连杆轴承座表面水膜均匀摊开不呈珠状;c. 以清水彻底冲洗;d. 用铬活化液活化,连杆接正极,工作电压12 V～15 V ,时间10 s～30 s ,然后将电压降低到10 V～12 V ,时间10 s～20 s ,使工件表面呈银灰色;e. 用特殊镍镀液(硫酸镍395 g/ L～397 g/ L ,氯化钠14 g/ L～16 g/ L ,乙酸68 g/ L～70 g/ L ,盐酸20 g/ L～28 g/ L) 镀底层,无电擦拭3 s～5 s ,连杆接负极,工作电压18 V～20 V ,闪镀3 s～5 s ,然后工作电压降至15 V ,阴阳极相对运动,速度10 m/ min～15 m/ min ;f . 用镍钨D 镀液(硫酸镍395 g/ L ,钨酸钠23 g/ L ,硼酸31 g/ L ,柠檬酸42 g/ L ,硫酸钴2 g/ L ,无水硫酸钠6. 5 g/ L ,硫酸镁2 g/ L ,硫酸锰2 g/ L ,冰醋酸20 mL/ L ,甲酸35 mL/ L ,氟化钠5 g/ L ,十二烷基硫酸钠0. 001 g/ L～0. 01 g/ L) 镀工作层,工作电压10 V～15 V ,阴阳极相对运动,速度6 m/ min～20 m/ min。

镀层厚度直到规定尺寸。

工作前,镀液温度应加热至30℃～50℃。

通过电刷镀技术的修复应用,该发动机在大修时连杆和曲轴之间间隙在正常公差范围之内,磨合后投入使用,该推土机正常使用状况下发动机大修周期也恢复到了正常的大修周期,维修成本仅占大修成本的1.5 %左右,并延长了整机的使用寿命。

2、挖掘机液压系统修复中的应用
PC400 液压挖掘机的液压系统在长时间使用中,使用不当,难免将尘埃、污物带入液压系统,使得该挖掘机的液压系统中的三联阀、四联阀阀体、阀芯磨损严重,造成间隙较大,封油不严,液压系统压力下降(额定压力为250 kg/ cm2) ,使得该挖掘机的操作缓慢无力,更有些阀芯部分处出现毛刺现象,有时在操作过程中发生犯卡现象,严重影响该机械设备的性能,使得生产能力下降,效率降低。

在对三联阀、四联阀阀体、阀芯进行电刷镀修复,并研磨后,阀体与阀芯之间的间隙得到了有效的恢复,液压系统的压力也得到了恢复,并且三联阀、四联阀阀体、阀芯修复后的耐磨性、硬度、表面粗糙度等都能达到原来的性能指标,该挖掘机的工作效率有了极大的提高,在节约维修成本的基础上极大地增加了企业的经济效益。

参考文献:
[1]梁志杰、藏永华编著. 刷镀技术实用指南[M]. 北京:中国建筑工业出版社,1985
[2]毕一鸣、张厚琪、陈碧昌著. 电刷镀技术[M]. 合肥:安徽科学技术出版社,1985。