电刷镀技术修复采煤机壳体应用研究

赵志芳 王先龙 苏晓静 王 力 周 坤(西安煤矿机械有限公司，陕西 西安710200)

煤矿采掘设备工况条件差，设备使用强度大，采煤机在使用一定年限后一般都要升井大修， 而对于采煤机壳体轴孔等， 在高接触应力和腐蚀条件下， 经常出现内孔超差的现象。 传统修复方法多采用补焊， 后用机床重新加工恢复至尺寸。 然而补焊过程中不可避免在焊修部位产生局部高温， 从熔池部位到工件本体之间的不均匀加热必然造成修复区及热影响区产生热应力， 导致零件变形、局部硬化、相组织变化、疲劳性能下降等问题，并且焊接完成后，因壳体本身较大，机床重新找正定位难度大，修复成本也自然增高。 因此，我们提供一种新的工艺方法，解决修复过程中上述难题。

电刷镀技术是一种在低温条件下恢复零部件尺寸的传统修复技术，是利用电化学原理在导电工件进行金属离子沉积形成的新技术。 电刷镀技术的使用，修复一些超差量较小的工件，不仅降低修复成本，而且能够节约资源，满足绿色环保和再制造要求[1]。 电刷镀作为一种新的表面改性技术，已在新产品的表面强化、磨损件的尺寸恢复、特殊零件的功能表面处理等方面得到广泛的应用[2]。

电刷镀工艺特点：

（ 1）设备简单，不需要渡槽，便于携带，适用于野外及现场修复，尤其对大型设备更具有使用价值。

（ 2）常温下就可实现操作，无热影响区。

（ 3）镀层性能稳定，并且镀层厚度可控。

（ 4）结合强度高，对环境污染小。 近年来，环保、无毒镀液研制，极大促进电刷镀技术发展。

（ 5）修复周期短、费用低和经济效益高。

1 对于采煤机壳体可刷镀修复行孔范围

1.1 可修复的采煤机壳体的种类

摇臂壳体：电机行孔～惰轮行孔～行星头行孔；

牵引部壳体：电机行孔～惰轮行孔～行星头行孔；

以上各孔尺寸超差范围在0.4mm 以内。

图1 需要修复的孔面及实物

1.2 可修复缺陷的类型

① 受力不均造成的孔椭圆现象；

② 喇叭孔现象；

③ 点蚀现象；

2 修复工艺及主要步骤

如图1 所示，此壳体为我公司大修摇臂壳体，经过拆卸、清洗、检测，一轴行孔、电机行孔、惰轮行孔各有一个孔超差。 现采用电刷镀方法进行孔位尺寸修复。

2.1 镀前处理：因采煤机壳体长期处于油池润滑状态，刷镀前必须经严格清理待修复孔的表面，清除油污，方可保证电刷镀质量。

2.1.1 用打磨工具（ 角磨机、直磨机）及抛光砂纸将待修复孔面锈蚀打磨去净，直至孔面露出金属光泽。 通过机械打磨，获得合适刷镀施工的待刷表面，保证了镀层与基体的结合力。

2.1.2 用煤油喷灯烘烤待修复孔面，去除渗透油污，烤出油污即可。

2.1.3 用丙酮等有机溶剂继续清洗，清除表面油污。

2.2 镀前检测：用千分尺检测孔面各方向超差超差，并在孔外侧标记。 标记的目的在于后序刷镀时， 可根据内孔面上每个位置尺寸缺失情况决定镀层的厚度。

2.3 非镀区遮蔽：为保护壳体，在待修复孔周边非刷镀区域用胶带遮盖或涂抹纳米凝胶或其它方式保护壳体，并在孔内、外侧做导流槽，并放置好液体回收容器。

2.4 刷镀步骤：修复现场及过程如图2。

图2 修复过程图

图3 修复后效果展示

2.4.1 电净：电净溶液，目的为除油，观察表面有白色泡沫时为正常，操作时间根据油污轻重控制时间，0.5min～1min，操作电压为11.5V，正接；

2.4.2 清洗：用清水洗净孔面，直至表面无挂珠现象；

2.4.3 活化：2 号活化溶液，目的为除锈、除氧化层，观察表面为灰黑色为正常，直至被镀面呈均匀、统一变色即可，操作电压为11.5V，反接；

2.4.4 清洗：用清水洗净孔面，冲洗净残留溶液即可；

2.4.5 活化：3 号活化溶液，目的为除杂质，观察表面为均匀金属本色（ 浅灰色）即可，操作电压8V～12V，反接；

注意事项：如局部仍有色泽不统一处，用工业百洁布打磨擦拭，直至孔面色泽一致。

2.4.6 清洗：用清水洗净孔面，冲洗净残留溶液即可；

2.4.7 镀底层：4 号底镍溶液，目的为刷镀过渡层，提高镀层与基体结合力，刷镀0.002～0.005mm，观察表面为均匀银白色即可，操作电压11.5V，正接；

2.4.8 清洗：用清水铣净孔面，冲洗净残留溶液即可；

2.4.9 刷镀离子冷焊层：离子冷焊液Ⅳ，按各个方向超差值刷镀至要求尺寸即可，操作电压为4V，正接；

2.4.10 清洗：用清水铣净孔面，冲洗净残留溶液即可。

2.5 镀后处理：刷镀完成后，清除、拆卸上述过程中用于保护的胶带等，回收刷镀液并统一存放，并将清理壳体干净，不允许有残留物。 并用仿形模具修磨刷镀面，按照由粗到细的顺序修磨至平滑过渡并符合公差要求。 修复效果如图3 所示。

3 结论

本文介绍了采用电刷镀技术修复大修采煤机壳体工艺方法，是一种修复成本低、操作简便、生产效率高的新型维修方法，通过镀层性能检测满足壳体要求，具有较广的应用前景。