劉中輝，劉成

　　在組成機械設備的零件中，軸（zhóu）類零件是重（chóng）要的元件之一，其主要作用是支（zhī）承旋（xuán）轉零件。但在實際使用過程中，由（yóu）於受衝擊、摩擦（cā）、振動、潤滑、環境等因（yīn）素影響，時常發生失效現象，從而影響機械設備的正常運轉，給使用者帶來嚴重（chóng）的經濟損失。采用（yòng）科學合理技術手段對失效軸類零件進行修複，使其恢複使用性能。相對於加工（gōng）製造（zào）新軸，對舊軸進行修複，費用低、周期短（duǎn），能帶來很好（hǎo）的經濟、社會效益。
　　1　失效軸類零件（jiàn）的修複技（jì）術

　　軸（zhóu）類零件失效主要是磨損（sǔn）、彎曲和斷裂等，根據軸類零件的失效情況，選擇合適的修複方法（fǎ），以獲得（dé）Z佳的修複（fù）效果，使修複軸具（jù）有較好的耐磨性，較（jiào）高的表麵硬（yìng）度和強度，以及耐（nài）衝擊性能等（děng）。

　　1.1　彎曲矯直修（xiū）複（fù）

　　由於受（shòu）交（jiāo）變（biàn）應力、衝擊等載荷的作用，軸類零件在使（shǐ）用過程中經（jīng）常（cháng）發生彎曲失效。彎曲軸可采取矯（jiǎo）直修複技術恢複其功能，彎曲矯（jiǎo）直有冷矯直和熱矯直（zhí）。

　　矯直（zhí）前（qián）將失（shī）效軸放於調平的托輥上，用百分表找出彎曲點，根據軸的彎曲程度采取冷矯直或熱矯直，彎曲（qǔ）較小的軸采取冷矯直，彎曲較大的軸采取熱矯直。軸冷矯直如圖1所示。冷矯直（zhí）法是在常溫下，將軸彎曲（qǔ）的Z大（dà）突出部位朝向施力（lì）的反（fǎn）方向，采用螺旋千斤頂、壓力機等對Z大彎曲（qǔ）突出部位逐漸施加壓力（lì），使彎曲突（tū）出部位逐步（bù）恢複或適當壓過一點，此狀態保持一段時（shí）間後，再撤消壓力，進行檢查，此過程需反複進行，直至達到設計要求。熱矯直是（shì）將軸置（zhì）於水平支點上，在軸Z大彎曲處，加熱到適當溫度，然後使彎（wān）曲突（tū）出處向上（shàng），在軸的Z大彎曲處用（yòng）千斤頂或壓力機將軸頂壓，然後檢查，反複多次，直至滿足要求（qiú）為止。

圖1　軸冷矯直

　　1.2　滾花修複

　　滾花原理如圖2所示。滾花經（jīng）常用於修複配合要求不高，且又有輕微磨損或超差較少（shǎo）的軸類（lèi）零件。先將（jiāng）輕微磨損或超差較（jiào）少的軸類零件裝卡固定於車床卡盤上，調整主軸轉速，選擇適當的進刀量，用滾（gǔn）花（huā）刀對（duì）需要修複的軸頸進行滾花，滾花軸頸漲量為(0.3～0.5)t/mm(t為滾花刀節距)，Z後將零件移到（dào）外圓磨床上，磨削加工到要求尺寸。

圖2　滾花原理

　　1.3　鑲（xiāng）套修複

　　鑲套修複是在結構和強度（dù）允許的情況下，將失效（xiào）軸（zhóu）的失效部位加工到適當尺寸，然後選用與（yǔ）本體相同或高於本體性能的材料（liào），按照原始（shǐ）尺寸加工一件鋼套，用熱裝的方法（fǎ）安裝到位。此種方法（fǎ）不影響軸的使（shǐ）用強度，但是會出現應力集中，集中點出現在鑲（xiāng）套處（chù）軸肩，應（yīng）力過大會（huì）發生斷（duàn）裂，所以軸套不宜太厚，但（dàn）也不能（néng）太薄（báo），否則受振動（dòng）易鬆動。

　　為避免軸頸車削太細，從而降低軸的（de）強度，將失效軸輕微修正後，以滿足設計精度和粗糙度，而後根（gēn）據加（jiā）工後的實際尺寸，鑲嵌相（xiàng）應厚度的軸套，並進行強度校核計算，配合公差（chà）要（yào）滿足使用要（yào）求。

　　1.4　粘塗(耐磨塗層)技術

　　粘塗技術是指將修補劑塗覆於失效零件（jiàn）表麵，並使零件表麵具有特殊（shū）功能(如（rú）耐（nài）磨損、耐（nài）腐蝕、絕緣、導電、保溫（wēn）、防輻射)的一項新技術。粘塗作為零件修複技術，可分為（wéi）粘塗後加工（gōng）法和粘（zhān）塗成型法。

　　粘（zhān）塗後加工（gōng）法工（gōng）藝過程：①先將軸的失效表麵加工成螺（luó）紋狀；②清洗失效表麵；③失效部（bù）位粘塗耐（nài）磨修補劑(尺寸大於軸原始（shǐ）尺寸1～2mm)；④固化一定時間(8～12h)後，修、車、拋光修磨至滿足要求（qiú）。

　　粘塗成（chéng）型法（fǎ）工藝流程：①先將軸的失效表麵加工成螺紋（wén）狀；②清洗失效部位；③製作一個與失效部（bù）位配合模具，模具內表麵塗脫（tuō）模劑；④失效部位粘塗耐磨修補（bǔ）劑(尺寸大於軸原（yuán）始尺（chǐ）寸1～2mm)；⑤將模具裝於（yú）塗有修補劑部位，把緊，去除溢出的多餘材料；⑥固化一定（dìng）時間(8～12h)後，拆下（xià）模具，拋光修磨直（zhí）至滿足要求（qiú）。

　　粘塗修（xiū）複（fù）具（jù）有成（chéng）型（xíng）性好，與（yǔ）金屬附著力強，有足夠（gòu）的硬度和強度，而且施工工藝簡單，修補方便；為（wéi）了使零件表麵獲得特殊性能（néng），如導電、耐磨、絕緣、耐腐等，可根據（jù）實際需要選取不同的塗覆材料（liào），粘塗層厚度可（kě）以用（yòng）毫米甚至厘米來衡量，用電刷鍍、電鍍、熱噴塗（tú）等工藝方法是無法（fǎ）達到的等優點。缺點（diǎn）是抗衝擊強度不高，不（bú）適應大衝擊場合（hé）；耐磨性不（bú）高，不適用於高溫下使用。

　　1.5　噴塗（tú）修複

　　噴塗又稱熱噴塗，是利用熱源將噴塗材料加熱（rè）到熔融狀態，用噴槍高速噴射到軸的失效部位形成（chéng）金屬修複（fù）層，噴塗原理如圖3所示。

圖3　噴塗原（yuán）理

　　噴塗修複工（gōng）藝流程：失效表麵清潔處理，對失效表麵噴塗修複層，Z後進行機械加工，以達到使用要求。噴塗具有操作靈活（huó）、方便（biàn）的特點，噴塗（tú）方法對工件的尺寸與形狀沒有限（xiàn）製，塗（tú）覆層一（yī）般厚度為0～10mm。噴塗時零件溫升低(70~80℃)，即時加工就可以很快完成修複。用粉末冶金作噴塗材料形（xíng）成修複（fù）層，硬度（dù）高、耐磨性（xìng）好，還（hái）適用於其他防（fáng）腐、抗磨、抗氧化及耐（nài）熱等表麵的防護處理。

　　1.6　焊補(堆（duī）焊)修複

　　焊（hàn）補原理是利用電弧放電時所產生的熱量作為熱源，加熱、熔化焊條和焊件，並使之相互熔（róng）化，形成牢（láo）固連接的焊接過程。

　　工藝過（guò）程：焊（hàn）補前要將施焊部位清理幹淨、修磨平滑，施焊部位越幹淨，電（diàn）弧愈易（yì）穩（wěn）定，焊補質量越高；根據軸所用材料（liào）選擇焊條；必須采用圈焊方法，以免堆焊過程（chéng）中受熱不均勻而（ér）使零件出現不同程度的彎曲變形；實（shí）施焊補時（shí）電流（liú）選擇要適中，使焊補層超出圖紙尺寸1～2mm；焊補完成（chéng）後，應將零件自然冷卻到常溫，然後再加工至圖紙要求。焊補修複適（shì）用於裂紋、斷裂、有缺陷等失效軸，缺點是焊接容易產生變形和應力，不適用於軸徑較小和損傷麵積較大的軸修複；堆焊後可恰當進行熱處理降低表麵硬度。

　　1.7　噴焊修複

　　噴焊如圖4所示。噴焊是（shì）在熱噴塗技（jì）術基礎上發展起來的，將熱噴塗層再進行一次重熔處理（lǐ），與基體（tǐ）表層材料（liào）達到熔融狀態後，再進一步形成更（gèng）緊密的冶金結合層。噴焊是熱噴塗和（hé）堆焊複（fù）合工藝技術（shù），它克服了熱噴塗層結合強（qiáng）度低、硬度低等缺點，同時由於使（shǐ）用了高合金粉末使噴焊層具有一（yī）係列堆焊所不具備的（de）性能，它吸收了熱噴塗（tú）、堆焊的優點，克服了它們的缺點，已廣泛應（yīng）用於製造業和設（shè）備修複領域。

圖4　噴（pēn）焊（hàn）

　　噴焊工藝流程：①為使噴（pēn）焊工作順利實施並保證噴焊（hàn）質量，必須對噴焊表麵徹底（dǐ）清理，去除表麵（miàn）氧化物（wù）、油（yóu）汙及其他汙物；②噴焊表麵清理好後立即預（yù）熱(溫度300～400℃)，去除表麵潮氣，以提（tí）高噴層與基體表麵結（jié）合（hé）強（qiáng）度；③預熱達到要求後，即可噴粉，邊噴邊熔；④噴焊後緩慢冷卻（què），以防工件變形和焊層（céng）開裂；⑤噴焊層處理和磨削加工，以滿（mǎn）足使用要（yào）求。

　　噴焊的特（tè）點：由於（yú）噴焊層與基體之間形成良好的冶金結（jié）合層，其（qí）結合強度高，抗衝擊性能較好，耐磨（mó）(噴（pēn）焊硬度HRC≤65)、耐腐蝕、耐熱，抗（kàng）氧（yǎng）化，外（wài）觀呈鏡麵（miàn）(經磨削加工（gōng）後表麵粗糙度可達Ra0.4µm)，所以噴焊不僅可以用來修複（fù）失效零件，還可用於新零件的裝飾和表麵性能的強（qiáng）化，使新零件獲得更好的性能、更長的壽命。

　　1.8　冷熔（róng）焊修複

　　冷熔焊也稱保護熔（róng）絲焊補（bǔ）、仿激光焊，是對表麵缺陷的一種修複技術（shù），利用（yòng）電容器的脈（mò）衝電能，瞬間釋放出高溫熱量(1600℃)，將特定的金屬焊材與工件母材熔合在一起（qǐ）。冷（lěng）熔焊（hàn）修複如（rú）圖5所示。冷熔焊借助冷（lěng）熔焊設（shè）備（bèi）完成，包括脈（mò）衝電源、銅焊把、焊材組成。冷熔焊是新發展的一種焊接修補新技術，已廣（guǎng）泛應用於設備維修（xiū）領（lǐng）域，具有廣闊的發展前景。

圖5　冷熔焊修複

　　冷熔焊工藝流程：為使冷（lěng）熔焊工作（zuò）順利（lì）實施並（bìng）保證焊補質量，必須對施焊表麵徹底清理，去除表麵氧化物、油汙，同時對施焊表麵凹坑、凸起、裂紋等（děng）缺陷進行修整，去除（chú）毛刺清理幹淨（jìng），取（qǔ）得正確的幾何形狀和粗糙度；施焊表麵清理好後，用幹（gàn）淨布（bù）將表麵擦拭幹燥，使焊補層與基（jī）體表麵補焊後具有很高的結合強度；預熱達到要（yào）求（qiú）後，選擇合適焊皮、Z佳焊接參數進行施焊；焊後進（jìn）行焊層處理（lǐ）和（hé）磨削加工，以滿足使用要求。

　　冷熔焊屬冶金（jīn）結合，具有結合牢固、致密、不易脫落的特點；工件溫升小，屬於常溫焊補，母材不產生熱變形，應力小，不會出現裂紋，無氣孔，無硬化，無硬點，修複後表麵平整光潔，補焊精度高，不加工也能滿足使用要求。

　　1.9　激光焊修（xiū）複

　　激光（guāng）焊原理如圖6所示。激光焊作為近年來（lái）發展迅速的一種新型表麵工程技術，通過熱傳導實施焊接，即以激光束為能（néng）源，激（jī）光束通過光學元件（jiàn）導引，隨（suí）後再以（yǐ）反射聚焦元件將光（guāng）束聚焦後投射在被焊接表（biǎo）麵（miàn），熱量通過熱（rè）傳導向內部（bù）擴散，使基材表麵和堆焊材料之間形成熔化冶金結合的一種高效精密（mì）表麵修複技術。為了（le）消除（chú）或減（jiǎn）少激光焊接的缺陷（xiàn），近年來（lái）發展起來了許多複合焊接新技術，如激光與（yǔ）電（diàn）弧、激光與等離子、激光與感應熱源、雙激光束焊接、多激光束（shù）焊接等，尤其是激光-電弧焊接，克服了激光焊、電弧（hú）焊缺點，吸收了它們的優點。

圖6　激光焊原（yuán）理

　　激光（guāng）焊工藝（yì）流程（chéng）：首先對工件表麵進行清理（lǐ），去（qù）除表麵氧化物、油汙等雜物，將激光照射（shè）在（zài）焊絲及工件表麵，將光能轉化為熱能加熱融化，工（gōng）件表層的熱以熱傳導的方式繼續向材（cái）料深處傳遞，被焊工件經受快速加熱（rè）和冷卻作用，將焊件（jiàn）與焊材（cái）熔合在一起。

　　激光焊不但能修複失效部位尺寸，還可對失效部位進行強化，從而延長軸件的使用壽命。焊接後工件溫升很小，修複後基體不變形、不退火（huǒ），沒有殘餘應力，不改變其金屬組織狀態，修複精度高，結合強度高，耐磨，同時激光焊采取數控技術，且有效率高等優（yōu）點。缺點是焊接位置須非常精確，必須在激（jī）光束的聚焦範圍（wéi）之內，能量轉換效率（lǜ）低，修複費用（yòng）昂貴。

　　2　修複技（jì）術對（duì）比

　　結合以上（shàng）失效軸類零件修複技術的特點，筆者對目前企業在用的各種修複方法進行比較，如表1所列。

表1　9種修複技術對比

　　3　結語

　　軸類零件的（de）修複是針（zhēn）對現場損壞的旋轉零件，在失效分析、壽命評估和經濟效益（yì）分析的基礎上，根據實際情況（kuàng）對損壞後失效的軸類零件進行改造修複，使失（shī）效的軸恢複原來的性能，甚至超過加工製造的（de）新軸。軸類零件失效修複是以廢舊（jiù）的軸為坯料，節省（shěng）了重新投產（chǎn）新毛坯，不但（dàn）修複周（zhōu）期短，而且費用低，大大節約了使用者成本，符合國家發展循環經（jīng）濟、環保經濟要求，具有很大的經濟和社會效（xiào）益。

（來源：礦山機械雜誌）