劉小凡　孫志平 王貴麗 婁海匯

【摘要】闡述了機(jī)床導(dǎo)軌在使用過程中引起的損傷及修復(fù)工藝特點(diǎn)，介紹了機(jī)床導(dǎo)軌傳統(tǒng)的修復(fù)方法，指出了不足；根據(jù)再制造理論及表面工程技術(shù)的發(fā)展，介紹了廢舊床導(dǎo)軌的新型修復(fù)技術(shù)，以達(dá)到循環(huán)再利用、減少環(huán)境污染的目的。

【關(guān)鍵詞】機(jī)床導(dǎo)軌；修復(fù)技術(shù)；再制造

機(jī)床在現(xiàn)代機(jī)械制造行業(yè)中有著舉足輕重的地位。我國現(xiàn)有機(jī)床保有量有800萬臺(tái)左右，其中服役超過10年以上的傳統(tǒng)舊機(jī)床超過200萬臺(tái)，依照國際通用的3%的裁減率，每年裁減的舊機(jī)床約25萬臺(tái)，其金屬總分量超越150萬噸。

我國廢舊機(jī)床設(shè)備量大而廣，同時(shí)由于近年來環(huán)境的惡化，大力發(fā)展機(jī)床再制造產(chǎn)業(yè)便成為有效實(shí)現(xiàn)資源回收和循環(huán)再利用的重要手段，并起到節(jié)約資源以及減少環(huán)境污染的作用，使之產(chǎn)業(yè)化，提供大量的就業(yè)崗位，其經(jīng)濟(jì)、社會(huì)以及環(huán)境效益都很顯著。

機(jī)床導(dǎo)軌作為機(jī)床的核心部件，應(yīng)該滿足導(dǎo)向精度、剛度、耐磨性、低速平穩(wěn)性、結(jié)構(gòu)工藝性等基本要求，其誤差不可忽視。機(jī)床導(dǎo)軌磨損后，其精度就不能得到保證，影響機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件之間的相互位置關(guān)系，將會(huì)嚴(yán)重影響機(jī)床的生產(chǎn)加工。本文僅就廢舊機(jī)床導(dǎo)軌修復(fù)采用的新型技術(shù)加以討論。

一、機(jī)床導(dǎo)軌修復(fù)工藝特點(diǎn)

導(dǎo)軌損傷特點(diǎn)：鑄鐵導(dǎo)軌的主要損傷形式是劃傷、拉傷磨損，形成溝槽，溝槽形狀很不勻稱，長短不一，大小不同，有些是單一劃傷或多重劃傷，有些是大面積區(qū)域的拉傷，這就要求修復(fù)之前必須要進(jìn)行機(jī)械加工。對(duì)于滑動(dòng)導(dǎo)軌來說，通過利用淬火工藝增加硬度和耐磨性，如果表層損傷嚴(yán)重，就會(huì)造成表面硬度降低，此時(shí)還需要重新淬火，這就需要導(dǎo)軌磨床和高頻淬火設(shè)備。

導(dǎo)軌材料特點(diǎn)：機(jī)床導(dǎo)軌通常采用灰鑄鐵HT200-400，易于鑄造、加工、減摩。但鑄鐵材料組織比較疏松，許多微小孔分布在導(dǎo)軌表面。顯露出來的石墨在導(dǎo)軌正常工作時(shí)很容易被脫落下來，并被填塞在導(dǎo)軌表面的這些微孔中。由于機(jī)床導(dǎo)軌表面光潔度高，對(duì)于導(dǎo)軌面上的淺劃傷，冷焊使金屬補(bǔ)材與基體產(chǎn)生的微冶金結(jié)合，可得到高結(jié)合強(qiáng)度的填補(bǔ)層。特別適用于經(jīng)過熱處理的，材質(zhì)合金量高的機(jī)床導(dǎo)軌。

導(dǎo)軌受力特點(diǎn)：機(jī)床的直線運(yùn)動(dòng)部件靠導(dǎo)軌導(dǎo)向和承重。導(dǎo)軌相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，表面會(huì)承受切向力，導(dǎo)軌潤滑性越好，切向力越小。導(dǎo)軌在工作中的變形量要盡可能小，導(dǎo)軌劃傷后的鍍層不會(huì)因?qū)к壍淖冃螌?dǎo)致脫落。如果機(jī)床在工作中長期承受較強(qiáng)的震動(dòng)，將會(huì)是影響鍍層與基體結(jié)合強(qiáng)度的主要因素。

導(dǎo)軌使用特點(diǎn)：機(jī)床導(dǎo)軌一般都使用油潤滑來減少摩擦系數(shù)和克服工作中的爬行現(xiàn)象。這些油沿著導(dǎo)軌表面的微孔滲入到組織內(nèi)部，到達(dá)一定深度被填塞的石墨和灰塵等吸收形成油垢，從而影響冷焊層與基體，鍍層與基體的結(jié)合強(qiáng)度。對(duì)于機(jī)床導(dǎo)軌專用修補(bǔ)膠的修復(fù)，這些物質(zhì)可能與膠粘劑中金屬顆粒抑制膠體流動(dòng)起反作用，不利于固化和粘接。

二、機(jī)床導(dǎo)軌傳統(tǒng)修復(fù)方法

機(jī)床導(dǎo)軌的傳統(tǒng)修復(fù)方法主要是噴焊，電弧焊，刮研和配磨等修復(fù)方法。

焊補(bǔ)方式易產(chǎn)生裂紋，易受熱變形，產(chǎn)生二次氣孔，焊補(bǔ)處基體與母材顏色差異比較大，所以傳統(tǒng)焊補(bǔ)工藝無法徹底解決機(jī)床導(dǎo)軌的缺陷修復(fù)。技術(shù)經(jīng)驗(yàn)豐富的操作者才能使修復(fù)質(zhì)量穩(wěn)定。

刮研修復(fù)法是利用測(cè)量工具、刮刀等工具，在基準(zhǔn)表面的基礎(chǔ)上，采用手工操作的方式，進(jìn)行研點(diǎn)、測(cè)量、邊刮、加工，使工件達(dá)到所要求的尺寸、幾何形狀以及表面粗糙度等的精加工工序。但勞動(dòng)強(qiáng)度很大，修復(fù)效率較低，不適合規(guī)?；a(chǎn)。

三、機(jī)床導(dǎo)軌新型修復(fù)技術(shù)

1、微脈沖電阻焊技術(shù)

微脈沖電阻焊技術(shù)利用電流通過電阻產(chǎn)生的高溫，將補(bǔ)材施焊到工件母材上去。在有脈沖的瞬時(shí)，電阻熱在金屬補(bǔ)材和基材之間產(chǎn)生焦耳熱，并形成一個(gè)微小的熔融區(qū)，構(gòu)成微區(qū)脈沖焊接的一個(gè)基本修補(bǔ)單元；在無電脈沖的時(shí)段，高溫狀態(tài)的工件依靠熱傳導(dǎo)將有脈沖時(shí)的高溫迅速冷卻。因?yàn)闊o脈沖時(shí)間可以調(diào)節(jié)，整個(gè)工件在修補(bǔ)區(qū)溫升很小，所以它屬于一種冷焊技術(shù)。

微脈沖修補(bǔ)技術(shù)的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了修補(bǔ)層與基體結(jié)合強(qiáng)度高、母材不產(chǎn)生熱變形和熱損傷的目的，而且達(dá)到了清潔環(huán)保、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的效果，在失效零件的再制造恢復(fù)中具有很大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

2、納米復(fù)合電刷鍍技術(shù)

納米復(fù)合電刷鍍技術(shù)是一種新興的復(fù)合電刷鍍技術(shù)，因此它具有普通電刷鍍技術(shù)的一般特點(diǎn)。另外，納米復(fù)合電刷鍍技術(shù)又具有不同于普通電刷鍍技術(shù)的獨(dú)有特點(diǎn)，主要表現(xiàn)在電刷鍍液、鍍層組織和性能等方面。

納米復(fù)合電刷鍍技術(shù)不僅是表面處理新技術(shù)，也是零件再制造的關(guān)鍵技術(shù)，還是制造金屬陶瓷材料的新方法。納米復(fù)合鍍技術(shù)是在電鍍、電刷鍍、化學(xué)鍍技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新技術(shù)，它是納米技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)的結(jié)合，因此納米復(fù)合電刷鍍成為再制造產(chǎn)品恢復(fù)尺寸的重要手段，尤其是在對(duì)薄壁件、細(xì)長桿、精密件的再制造過程中經(jīng)常用到。

3、激光熔覆再制造技術(shù)

激光熔覆是指在被涂覆基體表面上，以不同的填料方式放置選擇的涂層材料，經(jīng)激光輻照使其和基體表面薄層同時(shí)熔化，快速凝固后形成稀釋度極低、與基體金屬成冶金結(jié)合的涂層，從而顯著改善基體材料表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化等性能的工藝方法。它是一種經(jīng)濟(jì)效益較高的表面改性技術(shù)和廢舊零部件維修與再制造技術(shù)，可以在低性能廉價(jià)鋼材上制備出高性能的合金表面，以降低材料成本，節(jié)約貴重稀有金屬材料。

激光熔覆技術(shù)有著以下特點(diǎn)：無裂紋、無雜質(zhì)、無脫落、性能穩(wěn)定、不波動(dòng)?？梢垣@得有別于常規(guī)方法的特殊性能，如更高的硬度、更好的耐磨性、更持久的防腐性、更可靠的牢固性等。可用于大受力件的深度磨損，大面積磨損的修補(bǔ)；各種惡劣環(huán)境下的防腐修復(fù)；較薄覆層的性能要求；保護(hù)基體以及其它更多可沉積的材料；各種大型受力模具或零件的硬度再提高，其工藝過程的自動(dòng)化滿足再制造規(guī)?；囊蟆?/p>

4、微納米自修復(fù)技術(shù)

在表面工程領(lǐng)域中，微納米自修復(fù)技術(shù)是個(gè)全新的概念，是最近幾年逐漸發(fā)展起來的智能自修復(fù)新技術(shù)。利用一種全新的機(jī)械裝備和機(jī)械零件減磨材料，是目前世界上利用摩擦生熱和理化作用產(chǎn)生金屬自修復(fù)效果，達(dá)到磨損和修復(fù)動(dòng)態(tài)平衡的一項(xiàng)尖端技術(shù)?？梢灶A(yù)防和修復(fù)處于長期運(yùn)轉(zhuǎn)中的機(jī)器磨損表面，從而大大地延長裝備的使用壽命、減少維修次數(shù)、降低運(yùn)行和維修費(fèi)用、節(jié)約能源和材料。該技術(shù)已成為現(xiàn)代維修技術(shù)的發(fā)展方向之一，也是維修領(lǐng)域的創(chuàng)新性前沿研究內(nèi)容，在機(jī)械裝備中具有廣闊的應(yīng)用前景。

四、結(jié)束語

隨著越來越多的機(jī)床報(bào)廢，鋼鐵煤炭資源短缺和環(huán)境污染加重，迫切需要再制造技術(shù)。作為最終形式的回收，再制造將作為一種有效的方法來促進(jìn)中國循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。機(jī)床導(dǎo)軌修復(fù)要積極采取基于再制造理論的新型修復(fù)技術(shù)，甚至多種技術(shù)的融合，減少機(jī)床導(dǎo)軌的更換檢修時(shí)間，提高機(jī)床整體的加工精度，并可實(shí)現(xiàn)機(jī)床的實(shí)時(shí)快速修復(fù)，節(jié)約大量資金，對(duì)于實(shí)現(xiàn)綠色制造與建設(shè)節(jié)約型社會(huì)有著廣泛而深遠(yuǎn)的意義。

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