设备修复：常温冷熔技术及其优势

2023-06-30 理论教育版权反馈

【摘要】：2）电焊、气焊、氩弧焊等方法在设备维修中很适用，具有方便快捷、维修成本低等优点，但由于零件升温的原因而无法保证零件的原有精度和强度。在对设备（零部件）维修时，始终处于常温状态，由于不升温，零部件修复中不会发生变形，无内应力产生，使原有的尺寸精度、形位精度保持不变。各种确定材质及不明材质以及表面镀铬、镀铜等复合材质的各种损伤类零件均可修复。修复核心技术1）常温冷熔技术。

1.传统的修复方法与特点

1）一般设备修理经常用到的一些方法，如：电焊、气焊、氩弧焊、镶套、镶堵等。

2）电焊、气焊、氩弧焊等方法在设备维修中很适用，具有方便快捷、维修成本低等优点，但由于零件升温的原因而无法保证零件的原有精度和强度。

3）镶套、镶堵、加铜片、打毛点等方法，维修成本低、维修停歇时间短，这些方法已广泛应用在设备维修中。但采用这种方法，会影响零件的原有强度，其原有尺寸精度、形位精度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性、光洁度等力学性能参数都会降低。所以传统的修复方法无法满足零件修复的特殊要求，无法在高层次修理中广泛应用。

2.特殊机械零件修复技术

近10年国内出现了一种机械零件特殊修复技术，它由多种先进技术的专用设备、专门工艺和超强特殊材料复合而成。在对设备（零部件）维修时，始终处于常温状态，由于不升温，零部件修复中不会发生变形，无内应力产生，使原有的尺寸精度、形位精度保持不变。

3.[案例]“奥宇可鑫”修复技术

（1）特色根据不同材质、不同形状零件的不同精度要求、性能要求、损伤情况，复合多种技术进行针对性修复。即面对不同零部件，制定不同的修复方案。

1）零部件修复后的硬度、粗糙度及耐磨性。最高硬度可达58～64HRC；表面粗糙度可达；最佳耐磨性可达45钢调质处理（38～42HRC）时的2～3倍。

2）零部件修复后的耐冲击性及耐腐蚀性。结合原理一般为化学结合或冶金结合，无脱落的可能；耐腐性一般为不锈钢（1Cr18Ni9Ti）的1～1.5倍。

3）零部件修复后的安全性能。零件在修复过程中，始终处于常温状态，无内应力产生，即在以后的工作运行中，无因内应力释放而存在潜在的断、裂等安全隐患。

4）零部件修复后的力学性能。修复技术可以根据零件局部磨损处的情况，在修复磨损处仍然达到或高于原母材的力学性能和强度，从而提高了零件的使用寿命。

5）零部件修复后手工研磨的精度。奥宇可鑫公司研发出的特种模具胶可分别制作检测、粗研磨、精研磨三种高强度模具，将未磨损的面作为基准面或二级基准面，通过粗研磨、精研磨、检测研磨、检测等程序，达到与基准面的一致要求，满足零件的使用标准。

（2）应用范围可广泛应用于缸筒、活塞、液压缸、导杆、铜瓦、曲轴、滚筒、轧辊、箱体、缸体、齿轮键槽、转子轴承位等各类机械零件的断、裂、磨损、棱角崩损、加工超差、锈蚀等方面的修复；可对大型精密设备零件进行现场不解体修复；可对碳钢、合金钢、不锈钢、铸铁、铸铜、铸铝等各种进口、国产材质及不明材质进行修复；可对表面镀铬、镀钛、镀铜等复合材质及橡胶、塑料等非金属进行修复；也可对相同或不同材料进行连接、固定、密封及管道、容器的带压堵漏；还可用于零件表面的改性，使其分别具有减摩、耐磨、耐高温、防腐、防锈、防老化等各种突出性能。

（3）效果

1）零件在修复过程中，始终处于常温状态，不产生内应力、无热变形现象，无断、裂的潜在隐患。

2）结合强度高、致密不脱落、耐磨、耐冲击及抗压、防渗性能可靠。

3）特殊补材、性能优异。硬度可达60HRC以上，耐磨性为45钢调质的2～3倍，耐腐性为不锈钢的1～1.5倍。

4）工艺先进，对修复零件材质、形状无特殊要求。各种确定材质及不明材质以及表面镀铬、镀铜等复合材质的各种损伤类零件均可修复。

5）对零件磨损的局部进行改性。即通过选择不同性能特点的修补材料，使零件修复处的力学性能高于修复前的材质性能。

6）修复位置准确、灵活，各种形状、各种斜面及无法解体的狭小空间均可修复。修复量精确可控，修复处的表面粗糙度低，修复后可进行机械加工，也可不进行加工直接装机使用。

7）修复周期短、修复速度快、可现场不解体修复，特殊情况也可边修复边生产。

（4）修复核心技术

1）常温冷熔技术。常温冷熔设备是利用电阻发热原理，在ms级时间段内生产一个1800～2200℃之间的高温熔化点，将所选择的补材与基体同时熔化，并迅速冷却凝固，即整个焊补过程为一个“高频、脉冲”焊补点的繁复熔化堆积过程，因其单元焊补的直径小，能量大，热量集中，热能控制非常精确。故保证焊补区域附近及整个制件不升温、不变形、不退火软化，是精密零件及铸铁类零件的理想焊补设备。

非铁金属常温修补设备综合运用了高频、脉冲、摩擦、旋转、电火花等熔融焊补技术，通过高频脉冲电压，将补材与基体之间的气体击穿，形成高能离子团，并瞬间（微秒级μms）伴随产生一个6000℃以上高温电火花，将补材与基体在μms时间段内熔化一个微量点，复杂精密的模糊运算系统，保证了热量输出的集中性及准确性，使在整个焊补过程中无以供升温的多余热量出现。此设备在无氩气保护、无焊粉的情况下，可对铸铝、铸铜件的各种磨损、划伤、渗漏进行焊补，基体不升温、不塌陷、无变形、无氧化，彻底解决有色金属零件修补方面的不足。

共同特点：①在整个焊补过程中，制件不发热、不变形现象，适合于各种精密件及细小件的磨损修补；②随形焊补，焊补层厚度均匀，基准不易变，可适用于不能机械加工的磨损修补；③根据零件磨损部分特殊的使用性能要求，通过选择不同的补材，其焊层磨损处的补层硬度可达62～68HRC，防腐性能可与不锈钢相同；④补材选择范围广泛，根据性能需要，可以是各种材质的片、丝、粉、屑。对于一些不明材质零件的特殊修复，必须要求修补材质相同时，可通过从制件不重要部位制取屑或者粉作为补材，该技术彻底打破了历史维修技术的禁区；⑤可广泛与电刷镀技术复合应用，修复各类零件的磨损、划伤；⑥可广泛与胶接与粘涂技术符合应用，修复各类零件的损伤、渗漏等。

2）逆变脉冲电刷镀技术。逆变脉冲电刷镀技术是应用电化学沉积原理，在金属表面选定部位快速沉积金属镀层的一种表面处理技术。我国于20世纪80年代后期从美国引进了该技术，主要应用于飞机、坦克、军舰等国防工业的精密零部件维修，20世纪80年代中期开始向制造业推广，但由于其修复层厚度（小于0.1mm）的局限性及修复材质等方面的原因，使其很难适用于大部分零部件的磨损修复需要。

由于研发活化液成功，结束了电刷镀技术只能在单一材质上沉积金属镀层的历史，从根本上拓宽了其应用范围。该活化液的工艺的应用，使电刷镀技术可以在两种及两种以上材质上同时沉积金属镀层；也可以在不明材质及惰性材质上沉积镀层，使一些材质不明的进口零件及表面镀铬的复合材质零件的成功修复成为现实。更为重要的是，该项发明实现了电刷镀技术与其它特种修复技术的复合应用。

逆变脉冲技术成功地应用于电刷镀电源的制造中，使逆变脉冲电刷镀电源成为原直流电源的替代产品。逆变脉冲电刷镀电源使得镀层结合强度有了显著提高，内应力有了显著降低，使原有难镀材质成功进行了施镀。

特点：①广泛与常温冷态重熔技术复合应用，可修复各类零件的磨损、划伤；零件在修复过程中，始终处于常温状态，无内应力、无变形；②修复量控制精确，可进行复杂曲面的随形修复；③可有效提高修复位置的材料的机械性能及降低表面粗糙度，硬度为52～28HRC，耐磨性为45钢调质处理的2～3倍，防腐性是不锈钢的1～1.5倍，表面粗糙镀能达到；④可在零件的任意磨损位置内局部施镀修复，未磨损区域不会出现多余的尺寸变化；不解体修复各类精密复杂零部件。

3）胶接与粘涂技术。奥宇可鑫公司根据不同材质零件在不同工作环境下（高温、酸、碱、溶剂等）的防腐、防锈、防水、堵漏、密封等不同性能要求，通过对不同添加剂（固化剂、乳化剂、络合剂、键合剂、交链剂、阻聚剂、催化剂、活化剂、触变剂、浸润剂、偶联剂、增韧剂、润滑剂等）的科学组合；几十种氧化物、碳化物、陶瓷等非金属粉末及镍、铬、锰、钨、钛等金属合金粉末优化配比，及时研发出特种性能的胶粘剂：突出粘接强度的高温、高强度修补胶、突出耐磨性能的耐磨擦耐磨损修补胶、突出快速粘剂性能的快速堵漏修补胶、突出高温密封特点的高温密封修补胶、突出弹性粘接特点的高强度弹性粘接修补胶、突出防腐特点的高性能耐腐蚀修补胶、突出防锈防水特点的表面处理系列、突出防红外、紫外、辐射的特殊系列。

特点：①通过特殊的电脑优化配置系统，可根据工况要求，配制特种胶粘剂；②广泛与常温冷态重熔技术复合应用，修复各类零件的断裂损伤；不解体修复各类工业管道渗漏；③各种相同材质或不同材质间的连接与密封；④各种罐体、箱体、支架、槽体的防腐、防水、防氧化等保护处理。

4）激光熔焊技术。激光熔焊技术是在世界科技水平高速发展的环境下逐步发展起来的一项先进的特殊技术。它的基本原理是把波长一定的连续脉冲光束，通过放大、反射、聚焦，使光束的束宽、束形、束能、峰值功率及重复频率等参数达到特定的技术要求后辐射到工作表面，形成特殊的熔池。一般由以下五部分组成：提供特殊光束的激光发生器、用于传送光束的光束传输系统、工件自动装卡移动系统、整机电脑控制系统、显微检测监控系统等。具有熔点小、熔速快、精度高、变形小等突出特点，工业上主要应用于精密件的焊补、焊接及特殊加工或表面强化，可以有效地解决常规熔焊方法解决不了的难题。

5）离子束强化技术。离子束技术是国际上近期发展起来的一种特殊的材料表面改性技术，其基本原理是由离子源获得高能离子束流，通过磁化、纯化、加速，再经过多维旋转扫描器后注入材料表面，注入的离子与原材料的原子之间发生辐射扩散效应以及晶格置换错位现象，出现成核化合物，生成弥散硬化相，使其表层显微组织结构发生突变，从而获得所需要的性能。该技术所运用到的主要设备称为离子注入机，分“磁过滤真空弧等离子注入机”及“金属蒸气真空弧等离子注入机”，根据被注入零件的体积决定设备的容积及离子源设计，离子源的材质一般根据所需材料的硬度、耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化性及减摩性等特殊要求而选择难溶金属、过渡金属或稀土金属。该技术主要应用于零件表面的强化，特别是精密零件的强化，英国及欧洲等国已广泛应用于医学、化工、机械制造业等，而美国则首先将此技术成功地应用到了火箭、卫星、飞机、舰艇及其他武器装备的改进提高，取得了显著的成效，我国的应用正由尖端向民用转化。

6）摩擦旋转电火花涂覆技术。摩擦旋转电火花涂覆技术是现阶段国际上最先进的过渡金属（硬质合金、金属陶瓷等）熔融涂层技术，其主要原理是过渡金属焊材与制件在接触的瞬间，产生高频率、高脉冲的大电流，击穿中间的气体介质，产生高热电火花离子团，焊材原子被瞬间离子化并形成高能离子流，撞击工件表面。在镶嵌力、扩散力、化合键力、原子引力等微观力的综合作用下，形成牢固、致密的过渡金属层，过渡金属焊材一般选择WC、TiC、Cr₃C₂等，该技术的优点是可以极大地提高工件表面的硬度、耐磨性、热硬性及耐腐蚀性等机械特性、不受重量、体积、形状的局限，工件不变形。适用于高精密零件及模具的表面强化。

设备修复：常温冷熔技术及其优势

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