高分子復合材料技術在設備維修中的應用

設備維修相關

劉成基 鄧文勝
/ @1 d  H- L9 U+ P（華鎣川煤水泥有限責任公司，四川華鎣市 638601）
中圖分類號：TQ172.6 文獻標識碼：B 文章編號：1007-6344（2012）03-0092-02

摘 要：隨著水泥生產(chǎn)線設備大型化、現(xiàn)代化程度的提高，設備故障所帶來的意外停機停產(chǎn)如不能在第一時間內(nèi)有效解決，將嚴重影響企業(yè)的正常安全生產(chǎn)。該文通過一個維修案例，論述了高分子復合材料技術在設備維修中的應用，為設備維修管理工作提供了一種全新的工作思路，是對傳統(tǒng)維修觀念的突破。
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: T4 b4 K* R: t1 S/ Y# |1 B關鍵詞：高分子材料 技術 維修 應用
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, U& e# }' ?, |8 x2 `; o0、前 言
3 l+ n9 e. c5 u% K* X    我公司3# 5000t/d熟料水泥生產(chǎn)線回轉(zhuǎn)窯規(guī)格為Φ4.8×72m，其擋輪裝置因軸承損壞造成回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)意外停產(chǎn)。鑒于生產(chǎn)任務十分緊張，急需快速恢復生產(chǎn)。擋輪裝置經(jīng)解體拆檢后發(fā)現(xiàn)，三套軸承均已損壞，特別是推力軸承（型號：4039432）、調(diào)心滾子軸承（24164CC /C3 W33）軸頸位置存在不同程度的磨損、劃傷，嚴重的位置磨損量達0.9mm以上。根據(jù)維修經(jīng)驗，磨損部位將進行堆焊后車削修理，恢復軸頸原設計尺寸精度，修理時間將在36小時以上。鑒此，我們嘗試采用了2211高分子復合金屬修復材料技術對該軸頸位置進行了修復處理，只花費了8個小時就恢復了生產(chǎn)，取得了良好的維修效果和經(jīng)濟效益。
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* d9 f; R+ b* J- R1 a$ ^/ |1、2211復合材料性能及特點
1 u/ ?. y4 k" H  e, ]5 q    2211高分子復合材料是一種以高分子復合聚合物與金屬粉末或陶瓷粒組成的雙組分或多組分的復合材料，它是在高分子化學、有機化學、膠體化學和材料力學等學科基礎上發(fā)展起來的一門高技術。
該材料具有以下特點：
（1）優(yōu)異的附著力：高分子滲透形成分子之間的作用力，使其與修復部件形成范德華力和氫鍵鏈接；
9 a3 A0 w  h. T3 v3 G（2）優(yōu)異的機械性能：滿足機械設備在運行過程中所產(chǎn)生的各種復合力的要求，具有良好的機械加工性能和延展性能；
0 [1 f7 y6 a# ~, [3 W4 @2 X（3）抗化學腐蝕性能：杜絕大多數(shù)高溫下的有機酸、無機酸及混合酸的腐蝕；
（4）材料的安全性：100%固體，材料無揮發(fā)性；無毒無害，可以和皮膚直接接觸。

2、2211復合材料修復磨損軸承位
    2211復合材料是一種非金屬材料，其特點是在受到外力沖擊的時候材料可以變形吸收外力，同時，運行過程中略大的膨脹系數(shù)可以隨著軸承的膨脹而膨脹，始終和軸承保持良好的配合，避免了間隙出現(xiàn)的可能性，同時良好的退讓性也延長了軸承的使用壽命，見圖1。

/ K7 s# P  y) Y2211高分子復合金屬修復材料技術對該軸頸位置修復過程如下：
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" W: Z7 |5 `, ^: e, i; r3 P9 Z2.1 準備工作
（1）清理磨損部位，測量最大磨損量數(shù)據(jù)。
* q  W1 \1 A# Z（2）準備清洗軸承部位的工業(yè)酒精一瓶500ml。
( ?& ]5 N2 R' A5 k（3）準備角向磨光機一套、調(diào)料板一張（陶瓷地磚或鍍鋅鐵板400×400左右，供調(diào)配復合材料用）以及金屬鏟刀兩把。
（4）準備烤槍一套。

9 [0 ?1 c4 A) }- h2.2 實施步驟
* t) U' p' E- ?5 F  d（1）用磨光機將軸肩位置打磨清理干凈，依靠基準面的尺寸定位（前、后肩），修復磨損的部位，確保修復部位的同心度。
（2）用烤槍將軸肩位置進行一定時間的烘烤，除去潮氣及油污。
. h, A. t" r& e, T& H/ B/ K. }（3）用高純度工業(yè)酒精對軸肩位置予以清洗，晾干。
3 i# q. Z% P( K8 Q; i/ h! [（4）調(diào)配材料涂抹。按產(chǎn)品說明書的要求對2211復合材料A、B組分1:2的比例分別稱重計量，確定2211材料A、B組分用量。在準備好的清潔材料板上將兩種膏狀材料混合攪拌均勻，調(diào)成膏泥狀，用鏟刀在磨損部位快速均勻涂抹，使膏狀材料與被修復的軸頸部位充分均勻接觸，涂抹材料超出標準尺寸0.2mm以上。
（5）裝配軸承。依靠加熱軸承（用紅外線測溫槍測試軸承溫度約110℃）熱裝配到該軸徑位置，確保復合材料和軸承的過盈配合，過盈量比標準尺寸大0.02～0.05mm，然后靜止冷卻固化3小時即可進行后續(xù)工序。
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2.3 使用效果
' Q$ e9 x: y0 [+ M& q2 v我公司采用2211高分子復合材料技術維修回轉(zhuǎn)窯擋輪裝置，通過設備運行1個多月的情況來看，運行正常，效果良好。其優(yōu)點是：受熱少、無熱影響和變形；不須專門設備、工藝簡單，易于掌握，施工安全。在現(xiàn)場快速修復軸承磨損部位，不但在較短的時間內(nèi)恢復了生產(chǎn)，而且降低了工人的勞動強度，節(jié)約了直接拆卸、運輸、加工等費用，取得了良好的經(jīng)濟效益。
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7 M4 X: ^& ]4 `9 p( E3 結束語
6 ]6 P4 v( ?, H該技術不但可應用于各類軸、鍵槽、軸承室、軸承座磨損劃傷修復，還可廣泛用于如橡膠傳送帶局部穿洞、劃傷修復，金屬容器耐腐蝕修復，各類管道風機葉輪沖刷磨損修復，減速機滲漏治理，軸頭鍵槽磨損修復，端蓋裂紋修復，機械零部件裂紋、劃傷、尺寸超差、鑄造缺陷修補等設備維護領域，起到連接、密封、堵漏、絕緣之功能。它是一種快速廉價的工藝維修方法，是設備維護的有效手段，是值得大力提倡和推廣應用的現(xiàn)代設備維修技術之一。

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2 @% {& Q2 T7 h[收稿日期：2011-10-26]
劉成基：男，54歲，高級工程師，四川華鎣川煤水泥有限責任公司副總經(jīng)理。
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開水滋養(yǎng)

學習ing..................

zhef84

　攀登機械維修新高峰
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　    異軍突起的，中國鐵路貨車維修新技術，即將開創(chuàng)21世紀機械維修的新紀元。其特色可以兩句話來概括：工藝創(chuàng)新與材料晉級齊舞，機械性能共運行安全雙飛。
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　          一，機械維修新技術的奇跡。 茲以鐵路貨車維修為例，新技術一旦驗證推廣，其效果將是：
　      【1】，新維修技術所需的設備，從當前昂貴而又復雜的專用側(cè)架加工機床，專用搖枕加工機床，重型電焊設備，熱處理設備，各種加工，清洗設備銳減為砂輪機和噴砂設備2種。從此鐵路貨車大修可不再遠途送廠，改由車輛段就地施工。鐵路維修投資和成本因而巨幅下降
　　      【2】，維修工藝相應的壓縮為砂輪機局部加工【僅第一次按新工藝實施時需要】，噴砂，涂層總裝3道工序。生產(chǎn)周期從原來的幾天壓縮到幾個小時。
　　      【3】，維修質(zhì)量從原來合法的，廠修比新造差，段修比廠修差，到現(xiàn)在的修舊勝新，維修后尺寸一律恢復原設計，摩擦磨損潤滑性能超越原設計。從此機械維修的質(zhì)量標準不再是盡可能恢復原設計，而是不斷改用新材料新工藝，使產(chǎn)品現(xiàn)代化。例如，配件表層采用鐵路DP涂料維修后，其耐磨性能，較以耐磨著稱的巴氏合金摩擦副高出7倍。摩擦系數(shù){決定摩擦阻力}可以低到0.008，較傳統(tǒng)金屬摩擦副低10倍以上。在微量油潤的條件下，不僅涂層本身耐磨，還能保護其對磨件，極少磨損，并克服慣性拉傷事故。鐵路貨運效率猛升。
　　       【4】，精密度是機械現(xiàn)代化的靈魂。同一規(guī)格的進口機械，在價格，壽命，壓縮事故發(fā)生率等方面往往成倍地高出進口配件國內(nèi)組裝產(chǎn)品，其主要差距就在機械精密度，特別是裝配精密度上。多少年來，我國仿效西方工藝，提高機械精度，主要靠的是壓縮機械各個零件，每一個尺寸的加工誤差。為此需要設計，投資昂貴的加工設備，犧牲生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。高分子再制造技術則不然。其機械總裝精度是當磨損零件清除污垢后，有關零部件在組裝狀態(tài)時，靠采用高分子涂料，模壓形成的。當時涂料尚處于半流體狀態(tài)，各零件相對位置可以自由調(diào)整。只要精密量具可以發(fā)現(xiàn)的誤差 ，再制造涂層中都可以全部加以糾正?？梢?，其精密度之高，任何其它再制造技術無法望其項背。 例如，貨車軸距精度，就可以由此提高10倍。從而大幅度改善運行質(zhì)量，降低機車牽引動力的消耗和鋼軌，輪緣，轉(zhuǎn)向架各摩擦副的磨損。
　　      【5】，鐵路貨運安全率猛增。中國鐵路提速三年來，嚴重影響鐵路安全的十大貨車事故臨修問題，由于規(guī)章的限制，幾乎無人過問。年年一字不差地重復發(fā)表，僅心盤螺栓折斷一項，只哈爾濱一個鐵路局，短短一周之內(nèi)，就曾發(fā)生1600多起。一旦實施高分子涂層技術，由于組裝精度提高,熱應力降低,立即可以徹底解決問其中的50%以上。統(tǒng)計數(shù)字顯示，絕大多數(shù)的貨車事故臨修，來自組裝精度差，電焊熱應力。而這些正是高分子涂層的強項
　　
! u4 e: v8 v% W　　        二，新舊機械維修技術對比。茲以鐵路貨車轉(zhuǎn)向架側(cè)架為例，將新舊技術的工藝與材料，對比分析如下：
1 ?, E' v  Z# h2 f$ r! N! a& R3 N) e9 F　　      【1】，傳統(tǒng)的側(cè)架維修工藝： 側(cè)架是長,寬,高約2500*150*500毫米的重型鑄鋼件。需要修復的部位，主要是4個槽型和2個平面型磨損面。各面相互間有嚴格的垂直，平行，距離要求。傳統(tǒng)的修復工藝是，側(cè)架清除污垢銹蝕后，先用巨型焊機，耗費大量專用焊條，將龐大的磨損部位恢復到原設計尺寸以上，跟著用巨型熱處理設備消除內(nèi)應力，然后仿效西方維修模式，和制造工藝同樣，依靠各種昂貴的專用機床，一步一步加工成型。工序間，側(cè)架需要往返搬運，等待，生產(chǎn)周期長達若干天。今天，重載高速的貨車現(xiàn)代化，對貨車的精度要求日益增強，維修需要的機床設備投資也水漲船高，工藝操作愈來愈復雜，成本愈來愈增漲。遠非一般車輛段所能承擔，不得不耗資,耗時,耗力，定期長途送廠大修。
　　    【2】，改用高分子涂層技術后的側(cè)架修復工藝：
　　　　　    修復前由高分子涂層研究單位提供
　　　　　1，性能優(yōu)異的高分子涂料及其制成的，槽型及平面型維修半成品品。半成品的外形尺寸，精密度，粗糙度等全部符合側(cè)架磨損部位的原設計，厚度建議采用0.5毫米
- @' a! ?6 ?3 x; t　　    2，用于恢復側(cè)架原設計尺寸，所需的定位模具。   
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8 y% H% y1 a% S" I& Z- Y　　         具體高分子涂層側(cè)架維修工藝
　　    1，側(cè)架磨損面清除污垢，噴砂。
　　    2，試裝：由于側(cè)架各部位實際磨損量，均不同程度地小于修理許可限度，必須用砂輪機打磨側(cè)架各磨損部位，保證留有0.5以上的固體涂層備品和糨糊狀涂料的空隙。
( [+ K$ f8 K" a! @! k% S: X3 \　　    3，備品與磨損側(cè)架粘合總裝：在備品內(nèi)側(cè)，分別按平均間隙紀錄，涂上半流體的糊狀高分子涂料。利用組裝模具將之在側(cè)架上組裝定位。清除擠出來的多余涂料。然后按涂料規(guī)定的固化溫度和恒溫保持一定時間后，涂料固化。備品與側(cè)架粘合成一體。拆除工裝，投入運用      
　　　　
　　　　由于新技術優(yōu)點之多，效益之高，令人驚訝，可能使人對其真實性產(chǎn)生懷疑。認為是在癡人說夢。其實，早在20年前，中國鐵路自主研發(fā)的機械維修技術高分子涂層，就已經(jīng)通過柳州，銅陵2個鐵路工廠和從南到北6個鐵路局中的, 5個科研所，7個機務段,進行了2年多的運行試驗，由鐵道部鑒定批準，下令由我銅陵工廠負責，組織全國鐵路局，鐵路機車車輛廠學習，在當時的蒸汽機車上推廣。并為 MACHINE DESIGN, DESIGN ENGINEERING，等美，英知名雜志廣泛報道推薦，作為當時唯一的中華人民共和國項目，被列入世界級新技術，新材料行列。英美等工業(yè)國家,紛紛來人,來函要求合作,索取資料,購買樣品。遺憾的是，按照鐵路規(guī)章制度，隨著蒸汽機車的淘汰，高分子涂層技術在鐵路應用上的合法地位，也跟著取消。但是由于其本身強大的生命力，仍然在繼續(xù)不斷地改造升級，向路外工礦發(fā)展。例如：橡膠廠的煉膠機的軋輥軸承，材質(zhì)原設計為青銅。用多個穩(wěn)釘固定在軸箱體上,以免在輥碾力下松動。工作軸壓44噸，軸頸為  ￠250  × 200mm.。在采用精密涂層技術再制造時時,不用銅瓦，直接在軸箱體上涂層，也無需穩(wěn)釘。經(jīng)過四個月，雙班運行后檢查，幾乎量不出磨損來。
- {8 R% \2 U9 [0 b　　　　再者，請問那一項新技術不是從夢想到理想，然后通過努力，上升為事實的。我作為一名退休高級工程師，92歲的老人,請鐵路貨車維修者們考慮我的一個建議，但愿大家在日常生產(chǎn)外,多能有自己的超英趕美夢想，互相交流，互相支持，互相提高?？梢钥隙?，早晚有一天，中國模式的鐵路貨車和機械維修技術，將會光芒萬丈，照亮全世界。
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& H# f& H& g; [　　　　92歲鐵路退休正高工   范喆
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