季小波，陳建軍

（南通醋酸纖維有限公司機(jī)械維修部，江蘇南通 226007）

1 問題

一臺鑄鋁材料堆垛機(jī)電機(jī)支架底座斷裂，前半底座完全斷開，部分結(jié)構(gòu)斷裂碎片缺失（圖1），斷開部分仍存在裂紋（圖2），斷面磨光后可見密集孔穴（圖3），斷面厚度7.5～20 mm。此堆垛機(jī)為多年前瑞士進(jìn)口產(chǎn)品，電機(jī)支架采購周期長、價格昂貴。因現(xiàn)場急需使用，即決定自行修復(fù)。

圖1 電機(jī)支架底座斷裂件

圖2 斷裂件裂紋

圖3 斷面孔穴

2 解決方法

2.1 維修方式的選擇

該類問題常用的維修方式主要有焊接、膠粘和鉚接，對這三種維修方式進(jìn)行可行性分析。

2.1.1 焊接

（1）由于鑄鋁材料鑄造件自身存在的缺陷，在焊接過程中易產(chǎn)生夾雜、氣孔、裂紋、過燒、泛渣等焊接缺陷。焊接強(qiáng)度低、焊口成粉末狀，導(dǎo)致鑄造鋁合金的焊接性能差[1]。

（2）斷面已發(fā)現(xiàn)大量孔穴，焊后密集氣孔可能極大，且由于孔穴會大大減少焊縫連接面積，降低焊縫強(qiáng)度。

（3）鑄鋁合金塑性差、熱膨脹系數(shù)大，以及電機(jī)支架本身結(jié)構(gòu)限制只能采取外側(cè)焊接，采取剛性固定以保證結(jié)構(gòu)尺寸后必然會導(dǎo)致大的內(nèi)應(yīng)力，增加了焊縫的裂紋傾向[2]。綜上所述，該電機(jī)支架不宜采用焊接方式進(jìn)行修補(bǔ)。

2.1.2 膠粘

（1）膠粘對于連接的材料之間要求很低，連接對象可以材料相同，也可以將材質(zhì)、厚薄、軟硬不同的材料進(jìn)行穩(wěn)固連接。粘接操作簡單、快捷高效，已廣泛應(yīng)用于密封堵漏、連接零部件、加固配合件[3]。

（2）膠粘修補(bǔ)容易保持結(jié)構(gòu)斷前尺寸，斷面密集孔穴可以增加膠粘接觸面積，提高膠粘強(qiáng)度。

綜上所述，該電機(jī)支架可以采取膠粘方式修補(bǔ)。

2.1.3 鉚接

結(jié)合電機(jī)支架的使用，允許在電機(jī)支架底部和側(cè)面增加外加強(qiáng)，外加強(qiáng)通過螺栓與斷開結(jié)構(gòu)連接。

結(jié)論：由于斷面為長條形，且電機(jī)支架中的齒輪長期處于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，單獨(dú)使用膠粘技術(shù)難以保證連接強(qiáng)度，單獨(dú)使用鉚接難以避免旋轉(zhuǎn)振動導(dǎo)致的輕微移位，決定采取膠粘與鉚接結(jié)合的方式進(jìn)行修復(fù)。

2.2 維修措施

（1）選擇合適的膠水。對比三種膠水（表1）得出，ergo.1307的粘接強(qiáng)度、耐沖擊、耐腐蝕性能最好，且施工時間和耐溫性能適宜，并可用膠槍涂布便于混合均勻，選擇ergo.1307 作為修補(bǔ)膠水。

表1 膠水性能對比

（2）確定外加強(qiáng)鉚接螺栓?？紤]外加強(qiáng)底面需保持平整，且過大螺栓可能進(jìn)一步破壞結(jié)構(gòu)，決定使用M5 的不銹鋼沉頭螺栓。

（3）制作底部和側(cè)面外加強(qiáng)。從耐腐蝕方面考慮，決定使用304 不銹鋼作為外部加強(qiáng)材料；由于側(cè)面為不規(guī)則弧形，且尺寸較小，為了方便手工成型，決定使用2 mm 鋼板，先把底部和側(cè)面加強(qiáng)作為整體切割，然后將兩側(cè)部位折彎90°，進(jìn)行初步手工成型，再將兩側(cè)部位從折彎處割開，最后對兩側(cè)加強(qiáng)進(jìn)行最終成型以盡量貼合支架結(jié)構(gòu)，并將底面加強(qiáng)整平（圖4）；結(jié)合電機(jī)支架的結(jié)構(gòu)形式，在外加強(qiáng)上確定螺栓孔的位置，對外加強(qiáng)上的螺栓孔先行鉆孔（圖5）。

圖4 外加強(qiáng)初步成型

圖5 外加強(qiáng)鉆孔

（4）對電機(jī)支架前部斷開段仍存的裂紋部位進(jìn)行拋光，在裂紋尖端鉆直徑4 mm 的止裂孔（圖6）。

圖6 止裂孔

（5）為了避免使用過程中內(nèi)部油脂通過缺失部位逸出，使用鋁合金割取相應(yīng)形狀、厚度的嵌補(bǔ)塊填補(bǔ)支架缺失部位。

（6）對斷裂部位和嵌補(bǔ)塊通過鋼絲刷打磨、清洗劑噴洗進(jìn)行徹底清潔。

（7）使用膠槍配合混合管對斷裂面和嵌補(bǔ)塊涂布膠水，注意每次前段30 mm 的膠水舍棄不用。

（8）用C 形夾對涂布膠水并整合后的電機(jī)支架進(jìn)行壓緊，用刮刀清除內(nèi)外表面擠壓出的多余膠水，移位至空調(diào)間（圖7）。約36 h 后表面膠水完全凝固。

圖7 膠粘后夾持

（9）為了防止嵌補(bǔ)塊的膠水失效，在嵌補(bǔ)塊的板厚方向用直徑4 mm 的螺栓與電機(jī)支架底面進(jìn)行鉚接加固，突出底面的螺栓割除磨平。

（10）用已鉆孔的外加強(qiáng)對電機(jī)支架的底面、側(cè)面進(jìn)行配鉆并攻絲（圖8）。

圖8 結(jié)構(gòu)配鉆孔

（11）對電機(jī)支架底面、側(cè)面和外加強(qiáng)內(nèi)表面用百葉輪磨光并用清洗劑噴洗，清洗劑噴洗后需用無紡布擦拭，然后繼續(xù)用清洗劑噴洗，直至干凈的無紡布擦拭后無明顯油污。

（12）對電機(jī)支架底面、底面外加強(qiáng)內(nèi)表面涂布膠水，快速將外加強(qiáng)與支架螺栓連接。

（13）對電機(jī)支架側(cè)面、側(cè)面加強(qiáng)外表面涂布膠水，快速將外加強(qiáng)與支架螺栓連接。

（14）將外加強(qiáng)邊緣、裸露的通孔用膠水密封。

（15）將電機(jī)支架整體移至空調(diào)間等待固化（圖9）。

圖9 結(jié)構(gòu)固化

（16）膠水固化后，將底面突出的螺栓頭割除磨平。

（17）用氬弧焊將側(cè)面和底面加強(qiáng)焊接為一體，底面突出焊縫磨平，整體焊縫磨光。

3 修復(fù)成效與建議

修補(bǔ)后的電機(jī)支架已正常工作超過5 個月，延長了支架的使用時間，節(jié)省維修費(fèi)用，減少了設(shè)備停用時間。建議鑄鋁件，特別是斷面呈密集孔穴時，不宜進(jìn)行焊接維修；對焊接性差的斷件，選擇合適的膠水，膠粘結(jié)合鉚接可以獲得良好的維修效果。