高分子复合材料技术在设备维修中的应用

设备维修相关

刘成基 邓文胜
（华蓥川煤水泥有限责任公司，四川华蓥市 638601）
中图分类号：TQ172.6 文献标识码：B 文章编号：1007-6344（2012）03-0092-02
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9 G2 G4 M; ?+ x* ~8 N摘 要：随着水泥生产线设备大型化、现代化程度的提高，设备故障所带来的意外停机停产如不能在第一时间内有效解决，将严重影响企业的正常安全生产。该文通过一个维修案例，论述了高分子复合材料技术在设备维修中的应用，为设备维修管理工作提供了一种全新的工作思路，是对传统维修观念的突破。

关键词：高分子材料 技术 维修 应用

0、前 言
    我公司3# 5000t/d熟料水泥生产线回转窑规格为Φ4.8×72m，其挡轮装置因轴承损坏造成回转窑系统意外停产。鉴于生产任务十分紧张，急需快速恢复生产。挡轮装置经解体拆检后发现，三套轴承均已损坏，特别是推力轴承（型号：4039432）、调心滚子轴承（24164CC /C3 W33）轴颈位置存在不同程度的磨损、划伤，严重的位置磨损量达0.9mm以上。根据维修经验，磨损部位将进行堆焊后车削修理，恢复轴颈原设计尺寸精度，修理时间将在36小时以上。鉴此，我们尝试采用了2211高分子复合金属修复材料技术对该轴颈位置进行了修复处理，只花费了8个小时就恢复了生产，取得了良好的维修效果和经济效益。
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1 i! b' r) `$ g9 N: g4 K1、2211复合材料性能及特点
1 ~  q& p4 ^' P% I8 N    2211高分子复合材料是一种以高分子复合聚合物与金属粉末或陶瓷粒组成的双组分或多组分的复合材料，它是在高分子化学、有机化学、胶体化学和材料力学等学科基础上发展起来的一门高技术。
% Q3 {% v$ D1 q5 ~该材料具有以下特点：
（1）优异的附着力：高分子渗透形成分子之间的作用力，使其与修复部件形成范德华力和氢键链接；
- r; G5 c: P4 o" `- d+ F$ b（2）优异的机械性能：满足机械设备在运行过程中所产生的各种复合力的要求，具有良好的机械加工性能和延展性能；
（3）抗化学腐蚀性能：杜绝大多数高温下的有机酸、无机酸及混合酸的腐蚀；
/ S6 O8 x9 r6 W0 s& U3 t（4）材料的安全性：100%固体，材料无挥发性；无毒无害，可以和皮肤直接接触。
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: K  c6 N9 @  _7 B2、2211复合材料修复磨损轴承位
% I; |/ [* U# ~0 S    2211复合材料是一种非金属材料，其特点是在受到外力冲击的时候材料可以变形吸收外力，同时，运行过程中略大的膨胀系数可以随着轴承的膨胀而膨胀，始终和轴承保持良好的配合，避免了间隙出现的可能性，同时良好的退让性也延长了轴承的使用寿命，见图1。
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* d+ ^! h& d& K7 k2211高分子复合金属修复材料技术对该轴颈位置修复过程如下：
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2.1 准备工作
（1）清理磨损部位，测量最大磨损量数据。
  L6 a2 m, S4 L' W（2）准备清洗轴承部位的工业酒精一瓶500ml。
（3）准备角向磨光机一套、调料板一张（陶瓷地砖或镀锌铁板400×400左右，供调配复合材料用）以及金属铲刀两把。
+ G) l9 A7 }$ v* n- D* R（4）准备烤枪一套。
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% J* D- m1 d0 G6 m) g2.2 实施步骤
2 j# i) s/ r5 y" B; b（1）用磨光机将轴肩位置打磨清理干净，依靠基准面的尺寸定位（前、后肩），修复磨损的部位，确保修复部位的同心度。
（2）用烤枪将轴肩位置进行一定时间的烘烤，除去潮气及油污。
& ]( c' K+ s! n6 I& z4 w5 Y（3）用高纯度工业酒精对轴肩位置予以清洗，晾干。
- e* s9 i1 t1 i/ s（4）调配材料涂抹。按产品说明书的要求对2211复合材料A、B组分1:2的比例分别称重计量，确定2211材料A、B组分用量。在准备好的清洁材料板上将两种膏状材料混合搅拌均匀，调成膏泥状，用铲刀在磨损部位快速均匀涂抹，使膏状材料与被修复的轴颈部位充分均匀接触，涂抹材料超出标准尺寸0.2mm以上。
（5）装配轴承。依靠加热轴承（用红外线测温枪测试轴承温度约110℃）热装配到该轴径位置，确保复合材料和轴承的过盈配合，过盈量比标准尺寸大0.02～0.05mm，然后静止冷却固化3小时即可进行后续工序。

, F( Y- ]4 e7 C4 ^  w% i2.3 使用效果
我公司采用2211高分子复合材料技术维修回转窑挡轮装置，通过设备运行1个多月的情况来看，运行正常，效果良好。其优点是：受热少、无热影响和变形；不须专门设备、工艺简单，易于掌握，施工安全。在现场快速修复轴承磨损部位，不但在较短的时间内恢复了生产，而且降低了工人的劳动强度，节约了直接拆卸、运输、加工等费用，取得了良好的经济效益。

3 结束语
4 V+ N; i; {$ _+ W  X该技术不但可应用于各类轴、键槽、轴承室、轴承座磨损划伤修复，还可广泛用于如橡胶传送带局部穿洞、划伤修复，金属容器耐腐蚀修复，各类管道风机叶轮冲刷磨损修复，减速机渗漏治理，轴头键槽磨损修复，端盖裂纹修复，机械零部件裂纹、划伤、尺寸超差、铸造缺陷修补等设备维护领域，起到连接、密封、堵漏、绝缘之功能。它是一种快速廉价的工艺维修方法，是设备维护的有效手段，是值得大力提倡和推广应用的现代设备维修技术之一。
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* q: G4 U9 `% Q/ h[收稿日期：2011-10-26]
刘成基：男，54岁，高级工程师，四川华蓥川煤水泥有限责任公司副总经理。

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　攀登机械维修新高峰
　
　    异军突起的，中国铁路货车维修新技术，即将开创21世纪机械维修的新纪元。其特色可以两句话来概括：工艺创新与材料晋级齐舞，机械性能共运行安全双飞。
　   
　          一，机械维修新技术的奇迹。 兹以铁路货车维修为例，新技术一旦验证推广，其效果将是：
　      【1】，新维修技术所需的设备，从当前昂贵而又复杂的专用侧架加工机床，专用摇枕加工机床，重型电焊设备，热处理设备，各种加工，清洗设备锐减为砂轮机和喷砂设备2种。从此铁路货车大修可不再远途送厂，改由车辆段就地施工。铁路维修投资和成本因而巨幅下降
: o9 Q3 f% X6 H6 E: c) v　　      【2】，维修工艺相应的压缩为砂轮机局部加工【仅第一次按新工艺实施时需要】，喷砂，涂层总装3道工序。生产周期从原来的几天压缩到几个小时。
2 L' Z; Y' o$ X: R( I" f: k　　      【3】，维修质量从原来合法的，厂修比新造差，段修比厂修差，到现在的修旧胜新，维修后尺寸一律恢复原设计，摩擦磨损润滑性能超越原设计。从此机械维修的质量标准不再是尽可能恢复原设计，而是不断改用新材料新工艺，使产品现代化。例如，配件表层采用铁路DP涂料维修后，其耐磨性能，较以耐磨著称的巴氏合金摩擦副高出7倍。摩擦系数{决定摩擦阻力}可以低到0.008，较传统金属摩擦副低10倍以上。在微量油润的条件下，不仅涂层本身耐磨，还能保护其对磨件，极少磨损，并克服惯性拉伤事故。铁路货运效率猛升。
　　       【4】，精密度是机械现代化的灵魂。同一规格的进口机械，在价格，寿命，压缩事故发生率等方面往往成倍地高出进口配件国内组装产品，其主要差距就在机械精密度，特别是装配精密度上。多少年来，我国仿效西方工艺，提高机械精度，主要靠的是压缩机械各个零件，每一个尺寸的加工误差。为此需要设计，投资昂贵的加工设备，牺牲生产效率和经济效益。高分子再制造技术则不然。其机械总装精度是当磨损零件清除污垢后，有关零部件在组装状态时，靠采用高分子涂料，模压形成的。当时涂料尚处于半流体状态，各零件相对位置可以自由调整。只要精密量具可以发现的误差 ，再制造涂层中都可以全部加以纠正。可见，其精密度之高，任何其它再制造技术无法望其项背。 例如，货车轴距精度，就可以由此提高10倍。从而大幅度改善运行质量，降低机车牵引动力的消耗和钢轨，轮缘，转向架各摩擦副的磨损。
　　      【5】，铁路货运安全率猛增。中国铁路提速三年来，严重影响铁路安全的十大货车事故临修问题，由于规章的限制，几乎无人过问。年年一字不差地重复发表，仅心盘螺栓折断一项，只哈尔滨一个铁路局，短短一周之内，就曾发生1600多起。一旦实施高分子涂层技术，由于组装精度提高,热应力降低,立即可以彻底解决问其中的50%以上。统计数字显示，绝大多数的货车事故临修，来自组装精度差，电焊热应力。而这些正是高分子涂层的强项
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　　        二，新旧机械维修技术对比。兹以铁路货车转向架侧架为例，将新旧技术的工艺与材料，对比分析如下：
. m. s" ?4 r# X) F* J$ L* F　　      【1】，传统的侧架维修工艺： 侧架是长,宽,高约2500*150*500毫米的重型铸钢件。需要修复的部位，主要是4个槽型和2个平面型磨损面。各面相互间有严格的垂直，平行，距离要求。传统的修复工艺是，侧架清除污垢锈蚀后，先用巨型焊机，耗费大量专用焊条，将庞大的磨损部位恢复到原设计尺寸以上，跟着用巨型热处理设备消除内应力，然后仿效西方维修模式，和制造工艺同样，依靠各种昂贵的专用机床，一步一步加工成型。工序间，侧架需要往返搬运，等待，生产周期长达若干天。今天，重载高速的货车现代化，对货车的精度要求日益增强，维修需要的机床设备投资也水涨船高，工艺操作愈来愈复杂，成本愈来愈增涨。远非一般车辆段所能承担，不得不耗资,耗时,耗力，定期长途送厂大修。
　　    【2】，改用高分子涂层技术后的侧架修复工艺：
. L( u/ ?; g) A: F' o　　　　　    修复前由高分子涂层研究单位提供
0 t: p( M; J* d* g( G　　　　　1，性能优异的高分子涂料及其制成的，槽型及平面型维修半成品品。半成品的外形尺寸，精密度，粗糙度等全部符合侧架磨损部位的原设计，厚度建议采用0.5毫米
+ w/ w  e8 y2 d4 r/ E1 k$ X　　    2，用于恢复侧架原设计尺寸，所需的定位模具。   
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　　         具体高分子涂层侧架维修工艺
　　    1，侧架磨损面清除污垢，喷砂。
　　    2，试装：由于侧架各部位实际磨损量，均不同程度地小于修理许可限度，必须用砂轮机打磨侧架各磨损部位，保证留有0.5以上的固体涂层备品和糨糊状涂料的空隙。
* H* Z& H0 N# E' Y. l+ J( l　　    3，备品与磨损侧架粘合总装：在备品内侧，分别按平均间隙纪录，涂上半流体的糊状高分子涂料。利用组装模具将之在侧架上组装定位。清除挤出来的多余涂料。然后按涂料规定的固化温度和恒温保持一定时间后，涂料固化。备品与侧架粘合成一体。拆除工装，投入运用      
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7 H6 O5 f3 y( i/ M: L　　　　由于新技术优点之多，效益之高，令人惊讶，可能使人对其真实性产生怀疑。认为是在痴人说梦。其实，早在20年前，中国铁路自主研发的机械维修技术高分子涂层，就已经通过柳州，铜陵2个铁路工厂和从南到北6个铁路局中的, 5个科研所，7个机务段,进行了2年多的运行试验，由铁道部鉴定批准，下令由我铜陵工厂负责，组织全国铁路局，铁路机车车辆厂学习，在当时的蒸汽机车上推广。并为 MACHINE DESIGN, DESIGN ENGINEERING，等美，英知名杂志广泛报道推荐，作为当时唯一的中华人民共和国项目，被列入世界级新技术，新材料行列。英美等工业国家,纷纷来人,来函要求合作,索取资料,购买样品。遗憾的是，按照铁路规章制度，随着蒸汽机车的淘汰，高分子涂层技术在铁路应用上的合法地位，也跟着取消。但是由于其本身强大的生命力，仍然在继续不断地改造升级，向路外工矿发展。例如：橡胶厂的炼胶机的轧辊轴承，材质原设计为青铜。用多个稳钉固定在轴箱体上,以免在辊碾力下松动。工作轴压44吨，轴颈为  ￠250  × 200mm.。在采用精密涂层技术再制造时时,不用铜瓦，直接在轴箱体上涂层，也无需稳钉。经过四个月，双班运行后检查，几乎量不出磨损来。
　　　　再者，请问那一项新技术不是从梦想到理想，然后通过努力，上升为事实的。我作为一名退休高级工程师，92岁的老人,请铁路货车维修者们考虑我的一个建议，但愿大家在日常生产外,多能有自己的超英赶美梦想，互相交流，互相支持，互相提高。可以肯定，早晚有一天，中国模式的铁路货车和机械维修技术，将会光芒万丈，照亮全世界。
　　　　
　　　　92岁铁路退休正高工   范喆
　　　　Zhef84@163.com  15105629450