矿山大型机械构件磨损的修复技术探析

　　【摘要】：随着科学技术的发展，露天采矿设备逐步向大型化、自动化及便于移动的方向发展。但由于露天开采受环境和条件的制约，设备在工作中，不断地受到负荷的冲击、运行的振动以及润滑条件等恶劣的影响，从而造成大型机械构件轮、轴的磨损、拉伤、轴孔失圆等损坏，导致机械故障的频繁发生。磨损是设备零件失效的3种主要原因之一，会给企业带来巨大的备件消耗或引发停机停产。如何对磨损构件进行检修一直以来都是矿山设备检修过程中的一个难题。下面简要谈谈对轴、孔类磨损构件进行检修的体会。
　　【关键词】：磨损；厌氧胶；应力；过盈配合
　　1一般轴承位置磨损的主要因素
　　轴承内圈或齿轮内孔和轴面在配合运行中产生径向跳动、应力集中；同时，由于金属材质强度高，硬度大，在部件运行过程中受到振动冲击和其它的复合力的作用导致金属部件产生“硬对硬”，因金属没有“退让性”，随着时间延长，部分冲击变形成为永久变形，恢复应力下降，部件之间产生间隙，导致硬度相对较低的部件磨损。
　　轴承位置磨损的主要原因如下：
　　（1）由于轴承安装时没有达到预紧力的要求，内圈与轴头相对转动，引起轴颈严重磨损；有时安装紧度过大，轴承在运转过程中，因热膨胀空间不够，导致轴承内圈爆裂。
　　（2）轴承座与轴承外圈配合不当，紧度太大时，因两者材料不同，膨胀系数各异，轴承座多为铸铁或铸钢，轴承内、外圈为高碳铬钢，在一定的温度下，由过渡配合变为过盈配合，当过盈超过一定范围时，引起外圈爆裂；而间隙太大时，轴承外圈与轴承座相对转动，造成轴承室磨损。
　　（3）经分析，对于负荷大、转速高的设备，如果轴承与轴的过盈量不足（预紧力没有达到要求），则会使内圈承受载荷旋转，内圈与轴承之间产生圆周方向的蠕变滑动现象，使配合面磨损程度逐渐增大，轴与外壳受到破坏。
　　2轴、孔类磨损的堆焊工艺
　　利用补焊的方法对轴、孔类构件进行焊接修复是矿山常用的检修工艺。此工艺方法适用于磨损量较大的构件，对磨损部位进行焊补。在焊补过程中主要控制好焊接电流和温度，避免因温度过高而使轴、孔的材料母体退火，产生组织影响及受到焊接热应力的影响，使轴产生弯曲或扭曲变形。若变形严重将导致配件报废。而因施焊部位的应力集中而导致构件断裂的情况也时有发生。补焊过程中要留出加工余量，待构件自然冷却后再用机加工达到要求的尺寸，然后进行装配。整个过程不但需要焊工、钳工、车工的相互配合，而且修复所需要的工时也较长。
　　3冷焊的修补工艺
　　冷焊技术即表面粘接技术。采用粘接手段修复设备，不但避免了堆焊和热喷涂引起的设备变形及裂纹，而且没有电镀和电刷镀的尺寸与厚度限制，是一种快速有效且价廉的现代维修维护手段。
　　冷焊技术主要是为弥补金属和非金属材料的不足和缺陷而设计的。因材料是“变量”关系，当外力冲击材料时，材料会相对退让吸收外力；同时，由于热装轴承的过盈配合，轴承内圈的收缩力与材料高弹性的张力共同作用与配合，使部件始终保持紧配合。
　　4乐泰厌氧胶在磨损修复过程中的应用
　　乐泰厌氧胶是美国乐泰公司于20世纪50年代首先发明，60-70年代在国外机械制造行业中得到推广应用，80年代达到普及。我国到1989年才开始引进、使用。它是目前国际上，最先进的机件粘结固持，密封防漏材料之一，最高科技产品。
　　乐泰厌氧胶在空气中，能保持稳定的液态或膏状，一旦涂在金属表面装配后，与氧隔绝而接触金属，就会自动聚合，形成有一定坚韧程度的固体聚合物，从而有效的防止泄漏。在机电设备的安装和维修上使用，能减少加工工序，简化装配工艺，提高产品质量。能修补磨损，消除移位，降低成本，提高生产效率。可以粘接不同的材料，节省能源，减少污染。
　　（1）WK-10B电铲提升二轴的损坏情况。2006年10月，由于WK-10B电铲在现场运转过程中不断地受到负荷的冲击、运行的振动以及润滑条件等因素的影响，提升二轴因轴承损坏进厂维修。分解后发现一侧轴头轴颈严重磨损，而且存在偏磨，因该轴与齿为过盈配合，因多年没有实施分离，故500t压力机也很难将其分开。
　　（2）利用修补剂进行修复的工艺过程。为生产所急，决定用乐泰修补剂进行修补。由于是首次采用修补剂进行磨损修复，我们先详尽的设计出方法和步骤，以避免出现偏差。
　　步骤如下：
　　①将轴立起与地面垂直、进行清洗、打磨毛刺；
　　②从拉伤磨损处找出轴颈上的未磨损点做为基点。如果全部磨损，则要用电焊点出并修磨出若干个基点，基点越多，越有利于轴承装配。
　　③利用精小的什锦锉细致的修磨基点，并用直尺和外径千分尺多次测量，直到基点所在圆周符合轴的装配直径。
　　④利用角向磨光机将磨损处的毛刺磨去，并将轴颈上平滑处用砂轮打毛，以利胶液粘接。
　　⑤选用质量较好的清洗剂将轴颈处彻底清洗干净，待表面自然蒸发干净后准备施胶（禁止用压缩空气吹）。
　　⑥选用乐泰660厌氧胶，用专用刮胶板在磨损处均匀涂胶，经多次挤压后，使胶层厚度与基点基本一致。因660粘度适中，均匀涂层不易流动符合装配要求。
　　⑦加热轴承至120℃开始装配，轴承需要平稳垂直落入轴颈，若出现歪斜情况，则需重复以上步骤。一般有经验的技工一次可以装复。
　　（3）修复后使用效果
　　该轴在2008年8月因小齿轮磨损进厂大修，从分解情况表明，涂层与轴承内圈结合状态良好，涂层收缩性小，且涂层强度高，完全满足了修补轴颈的各项要求。另外厌氧胶固化后不仅填充了间隙，而且它特有的粘性使内圈的固定性好，克服了许多的轴承因过热而使轴承内圈与轴发生相对旋转的缺陷。
　　5结论
　　2007年又多次采用该法，先后解决了395B行走边轴、395B提升二轴、WK-10B回转立轴等大型轴承的总成修复。2008年4月利用此法修复了轮斗减速机轴承孔，2800电铲回转箱磨损的基孔等多项修补，均取得良好的效果。
　　从以上修补剂修补效果可以得出，采用修补剂对轴类等构件磨损的修复在矿山设备检修中有较强的应用性，并具有以下特点：
　　（1）所修范围即磨损量不得超出0.40mm，偏磨量最大处不超出0.50mm，安装成型后需轴垂直方向静置不低于20h。
　　（2）当大型轴严重磨损已无任何基准时，此法不适用。对直径超出400mm的轴及直径大于400mm的孔目前没有检修经验。
　　（3）较补焊修复工艺，节省了焊接材料成本及人工成本，从而降低了检修成本。同时也改善了检修人员的劳动环境和劳动强度。
　　（4）在修复过程中不需要多工种间的相互配合，避免了因工种间配合不当所引发的安全事故，为检修管理带来了方便。减少了检修人员及检修工时，从而提高了检修效率,保障了设备的出勤率。