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耐磨涂料在機床導軌修復中的應(yīng)用

時間:2005-06-30

關(guān)鍵詞:耐磨涂料機床導軌修復應(yīng)用來源：中國有色金屬報

　　機床導軌及其它摩擦副，在長期的使用過程中，由于兩個接觸面存在不同程度的摩擦，使摩擦副表面產(chǎn)生不同程度的磨損，嚴重時影響機床的加工精度和生產(chǎn)效率。對機床和其它磨損部位的修復，通常采用金屬板和高分子材料鑲貼或更換等方法，不僅需要進行大量精確的加工制造，而且常需要對加工面進行人工刮研，修復工作工序多，工期長。近年來，在對龍門銑床導軌的修復中，洛銅對耐磨涂料進行了探討和實驗，獲得了成功。

　　一、耐磨涂料的概念

　　耐磨涂料在摩擦副中的作用是有效地保護另一面不被磨損或減少磨損。

　　而機床導軌耐磨涂料是一種自身具有良好潤滑條件和相應(yīng)抗機械作用力的固體涂料，它既能彌補兩接觸面由于摩擦而造成的磨損缺陷，又能使兩個相對運動面具有良好的潤滑減磨作用。同時，耐磨涂料對進入摩擦副兩接觸面間的金屬雜物還應(yīng)當具有一定的預埋性。

　　二、耐磨涂料的組成

　　1、粘結(jié)劑是組成耐磨涂料的重要成分，其作用是將涂料中其它組分牢固地粘結(jié)在一起，并與基體產(chǎn)生良好的粘結(jié)力，使之在基體表面形成牢固的涂層。為便于施工，粘結(jié)劑應(yīng)具有較好的流動性和室溫固化性能。耐磨涂料用的粘結(jié)劑，一般采用典型的結(jié)構(gòu)粘結(jié)劑，如環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚酯樹脂等。

　　2、潤滑劑潤滑劑是提高耐磨涂料潤滑減磨性能的主要組分，使涂料具有較小的摩擦系數(shù)和自
潤滑特性。用于耐磨涂料的固體潤滑材料有膠體二硫化鉬、膠狀石墨粉和一些粉狀高分子聚合物等。

　　3、增強劑增強劑一般采用還原鐵粉、氧化銅粉、石英粉和一些其它金屬粉末，可在一定程度上提高涂料的機械強度和表面硬度，改善涂料的抗磨性能。

　　三、耐磨涂料的反應(yīng)機理

　　1、粘結(jié)劑的反應(yīng)機理在組成涂料的所有成分中，最主要的活性成分材料是粘結(jié)劑，其它材料都是非活性填充材料，故耐磨涂料的固化反應(yīng)機理主要在于粘結(jié)劑。實踐中，我們選用的粘結(jié)劑為雙酚A型低分子量環(huán)氧樹脂。

　　環(huán)氧樹脂固化后的技術(shù)性能與采用的固化劑品種和固化用量有關(guān)，不同的固化劑與環(huán)氧樹脂的反應(yīng)機理不同。最常用的固化劑為多元胺類固化劑。當環(huán)氧樹脂與脂肪族多元胺類固化劑反應(yīng)時，其反應(yīng)類型如下。

　　當伯胺與環(huán)氧樹脂反應(yīng)時，使樹脂的環(huán)氧基破壞生成仲胺；仲胺繼續(xù)與環(huán)氧基反應(yīng)生成叔胺；仲胺與叔胺分子中的羥基與環(huán)氧基起醚化反應(yīng)；最后生成巨大的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使環(huán)氧樹脂不熔，具有優(yōu)良性能的環(huán)氧塑料。

　　2、潤滑原理耐磨涂料中的固體潤滑材料通常選用二硫化鉬和石墨。二硫化鉬是一種金屬硫化物，一般用作潤滑材料的二硫化鉬顆粒很細，其直徑約在10μm以下，屬于分散系中的膠體物質(zhì)，也叫膠體二硫化鉬。二硫化鉬具有優(yōu)良的潤滑性能，呈六角形晶體層狀結(jié)構(gòu)，其分子排列的規(guī)律為外層是硫原子，中間是鉬原子。當膠體二硫化鉬分子分布于一對摩擦副的接觸面時，即在表面形成分子層。

　　由于MoS2顆粒很細，與基體有良好的吸附能力，而Mo原子和S原子的結(jié)合是化學鍵結(jié)合，因此非常牢固。但分子層之間的S原子自身間的結(jié)合能力極弱，從而產(chǎn)生了界面分子極易移動的良好潤滑條件。其實，二界面之間基體表面各吸附一層分子層。從微觀角度講，雖然只是極薄的一層，亦形成了極易滑動的界面。實際應(yīng)用中，MoS2層要厚得多，存在n個分子層，這樣，就有（n－1）個極易滑動的界面，從而使二摩擦面具有十分良好的潤滑條件。

　　3、填料作用耐磨涂料中加入適量的增強劑（主要成分是鐵粉和石英粉）和稀料，可增強涂料的機械強度和耐磨性，以及改善涂料的耐沖擊韌性和不均勻剝離性能。施工中，如果填料的用量不當，會引起涂料的粘結(jié)能力和機械強度的降低。

　　四、耐磨涂料在龍門銑床導軌修復中的應(yīng)用

　　洛銅龍門銑床是"一五"期間前蘇聯(lián)制造的設(shè)備，導軌總長8.5m。傳動原理見圖1。

　　1、耐磨涂層厚度的確定測量磨損厚度，以確定修復的加工量及所需耐磨涂料的厚度。

　　耐磨涂料層的厚度：H＝H1－H2（mm）

　　通過認真測繪，考慮蝸桿、蝸輪的正常嚙合條件，確定耐磨涂料層的厚度為（9.9±0.1）mm。施工時，為了精確控制耐磨涂料層的厚度，制作了厚度為（9.7±0.05）mm的壓條，預先粘貼在床身上。

　　先將壓條貼在床身導軌面上，將配好且攪拌均勻的耐磨涂料均勻地涂復在導軌面上，壓上壓板，用手錘不停地沿箭頭方面敲擊壓板，使多余涂料從外側(cè)溢出。

　　2、床身（基體）表面脫油清洗脫油清洗是保證耐磨涂料層與基體牢固粘合的重要一環(huán)。在舊設(shè)備上施工時，一般先用汽油進行粗洗，對基體表面的浮油臟物進行一般的清洗，然后再用NaOH、Na3PO4、Na2CO3和水配制的清洗液（加熱至60℃～80℃）進行堿洗脫油，直至全部去油，再用熱水沖洗兩遍擦干，最后用四氯化碳和丙酮擦試1～2遍。

　　3、涂復隔離劑涂料固化后，為了便于起模，施工前應(yīng)在壓板的工作面上涂抹隔離劑。隔離劑一般由有機玻璃屑和氯仿或過氯乙烯樹脂和丙酮配制而成。

　　4、配制、涂復耐磨涂料按比例將各種成分配合攪拌均勻，涂復在修復面處，用壓板壓實，固化后（一般為24h～36h）起模。

　　5、修復起模后，修復存在的缺陷部分，確保涂層表面光潔平整，色澤一致，質(zhì)量均勻，無大的氣孔等缺陷。

　　為了改善耐磨涂料的潤滑條件，根據(jù)原設(shè)備的潤滑原理，在涂層表面設(shè)計了一次成型的潤滑油槽，減少了機加工程序。

　　潤滑原理：床身在導軌上往復運動時，耐磨涂料層將噴油鋼球壓下，潤滑油噴出，充溢噴油槽4，隨著床身的滑動，潤滑油充滿潤滑油槽1，潤滑整個摩擦面。施工時，制作了油槽模型，粘在壓板的工作面上，直接成型。為了起模后易于取出油槽模型，將油槽模型制作成梯形（油槽截面），并且在模型的四周涂擦隔離劑。

　　洛銅于1993年、2004年兩次利用耐磨涂料修復法對龍門銑床導軌面進行修復，第一次修復后使用了10年。另還對C630車床、G607鋸床、C616車床的導軌面進行了修復，一般使用壽命為5～6年。實踐證明，使用耐磨涂料修復法，不僅工藝簡單，維修方便，節(jié)省時間，而且施工不受溫度、濕度等外界環(huán)境條件限制。并且達到了設(shè)備的加工精度，可用于快速修復在用的磨損件，具有推廣價值。

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耐磨涂料在機床導軌修復中的應(yīng)用