沈德輝 吳學(xué)琦

中國石油獨(dú)山子石化分公司，中國·新疆 獨(dú)山子 833699

1 引言

活塞桿是壓塊機(jī)液壓缸中至關(guān)重要的部件，主要用于支撐活塞做功，是一個(gè)運(yùn)動(dòng)頻繁的部件，其配合尺寸和表面光潔度等要求較高的配件，同時(shí)也是壓塊機(jī)中的易損配件，其表面粗糙度一般要求為Ra0.4～0.8μm，對(duì)于精度高甚至要達(dá)到0.1μm 以內(nèi)，同時(shí)對(duì)同軸度、圓柱度及耐磨性也有相應(yīng)的要求，在壓塊機(jī)長期使用的過程中，活塞桿最容易拉傷。拉傷后若不及時(shí)處理，輕則影響正常的使用，重則使壓塊機(jī)液壓缸不能工作?；钊麠U拉痕形成的主要原因是防塵圈脆化呈塊狀脫落以后，不但失去了防塵作用，而且該處還堆積了許多灰塵與雜質(zhì)，使活塞桿直接與雜質(zhì)硬磨，導(dǎo)致活塞桿被拉傷，傷痕再刮壞缸口橡膠密封組件，造成液壓缸嚴(yán)重外漏。論文通過某化工廠壓塊機(jī)活塞桿修復(fù)實(shí)例介紹活塞桿可行性修復(fù)方案[1]。

活塞桿是壓塊機(jī)液壓缸中至關(guān)重要的部件，在壓塊機(jī)長期使用的過程中，活塞桿最容易拉傷。拉傷后若不及時(shí)處理，輕則影響正常的使用，重則使壓塊機(jī)液壓缸不能工作。活塞桿拉痕形成的主要原因是防塵圈脆化呈塊狀脫落以后，不但失去了防塵作用，而且該處還堆積了許多灰塵與雜質(zhì)，使活塞桿直接與雜質(zhì)硬磨，導(dǎo)致活塞桿被拉傷，傷痕再刮壞缸口橡膠密封組件，造成液壓缸嚴(yán)重外漏。

現(xiàn)場活塞桿中間密封位置出現(xiàn)拉傷，通過與客戶溝通進(jìn)一步了解到該壓塊機(jī)活塞桿材質(zhì)為20Cr13，整個(gè)活塞桿填料密封表面噴涂硬質(zhì)合金（碳化鎢）處理，表面硬度檢測約為HLD720，表面粗糙度檢測約為Ra0.15μm;其余信息不詳，活塞桿基本尺寸及修復(fù)要求如圖1所示。

圖1 活塞桿修復(fù)要求

2 修復(fù)難點(diǎn)分析

從圖1可以看出活塞桿長徑比約1340.5/63.5≈21.11 ＞20,屬于細(xì)長軸系列，同時(shí)活塞桿兩頭軸徑比較細(xì)，同時(shí)修復(fù)位置對(duì)圓柱度、同軸度、硬度、粗糙度等均有要求。修復(fù)難點(diǎn)包括以下幾點(diǎn)：

一是修復(fù)的活塞桿使用工況，在高溫、腐蝕環(huán)境下工作，在選擇熔覆粉末時(shí)需要注意焊材的耐高溫能力、耐腐蝕能力以及熔覆層硬度。

二是確定修復(fù)位置邊界，使用位置全部一起修復(fù)，中間不能有接縫，如果存在接縫的話在使用過程中比較容易再次拉傷。

三是根據(jù)實(shí)物落實(shí)到該活塞桿兩端裝夾時(shí)沒有頂尖孔，有些加工時(shí)的方式方法不一樣，但修復(fù)時(shí)需要在車床修車、激光熔覆、磨床磨削均需用頂尖孔。

四是怎樣落實(shí)修復(fù)位置的尺寸公差、比較高要求的形位公差。

3 修復(fù)難點(diǎn)解決

一是修復(fù)粉末的選擇。在日常使用激光熔覆中，可有多種硬度的焊粉供我們使用。其中，XS-358 鐵基焊粉，理論硬度能達(dá)到HRC58，適合500℃ 以下的耐磨、耐蝕層，熔覆層的硬度高，耐磨性好。同時(shí)，相對(duì)噴涂工藝，激光熔覆工藝焊材與母材為冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度對(duì)比噴涂涂層與原母材的結(jié)合強(qiáng)度要高。目前，車間在用的XS-358 焊粉均有耐高溫、防銹蝕、高硬度及耐磨等特點(diǎn)，前面修復(fù)過往復(fù)式壓縮機(jī)活塞桿、動(dòng)力站主汽門閥桿等修復(fù)任務(wù)，均滿足現(xiàn)場使用要求，對(duì)于一般的高硬度耐磨位置均可采用此焊粉激光熔覆恢復(fù)尺寸[2]。

二是確定修復(fù)邊界。為保證修復(fù)邊界不在工作位置上，經(jīng)和用戶溝通，將兩端邊界在使用位置的長度上各向外延伸10mm,防止接縫位置處于與密封摩擦副位置導(dǎo)致在使用過程中拉傷；主要是通過了解現(xiàn)場使用情況及與之配合的缸體等測量落實(shí)使用邊界位置進(jìn)而確定修復(fù)邊界。此活塞桿修復(fù)前，通過測量活塞桿尺寸、缸體的尺寸及與客戶了解裝配情況來確定使用邊界。

三是充分研究該活塞桿的運(yùn)行原理，并和用戶充分溝通最終確定，可以在軸兩端各打一個(gè)中心孔。以保證修復(fù)各工序工藝可以正常進(jìn)行。

四是落實(shí)修復(fù)方案，保證修復(fù)質(zhì)量。一般活塞桿均存在往復(fù)運(yùn)動(dòng)，修復(fù)位置一般都是在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中出現(xiàn)的損傷，最后修復(fù)后確保滿足其使用功能。在原件修復(fù)前落實(shí)找正基準(zhǔn)，通過了解各活塞桿給裝配位置及原活塞桿未修復(fù)位置（一般可找同尺寸位置，兩端預(yù)留未修復(fù)位置為找正基準(zhǔn)）。對(duì)此活塞桿兩端各留有30～70mm 未修復(fù)，直接以此為基準(zhǔn)進(jìn)行找正，基準(zhǔn)位必須兩個(gè)位置進(jìn)行找正用。修復(fù)位置的形位公差（圓度及圓柱度）要求比較高，一般泵軸類修復(fù)在激光熔覆后采用車削恢復(fù)修復(fù)位置的尺寸，但活塞桿（閥桿）此類修復(fù)件修復(fù)尺寸僅僅靠精車滿足不了形狀公差[3]。同時(shí)，一般活塞桿表的粗糙度需要達(dá)到0.04 以上，普通車床也滿足不了。一般此類修復(fù)件時(shí)需要采用磨床磨削修復(fù)表面，有珩磨機(jī)的對(duì)外表面進(jìn)行精加工，沒有的可以直接采用金相砂紙拋光一般也能滿足表面粗糙度要求。但修復(fù)件對(duì)修復(fù)位置進(jìn)行磨削存在一定的問題，磨床采用兩端頂尖裝夾，在磨床上無法進(jìn)行二次找正，要確保兩端中心孔滿足找正要求，必須在車床上修研中心孔，但中心孔修研后很難滿足泵軸0.02mm 同心度要求，一般長度1m 以內(nèi)，兩端中心孔同心度可滿足0.05mm以內(nèi)，1m 以上一般都在0.1mm 左右。

五是對(duì)較輕的拉痕采取局部修磨拋光的方法修復(fù)，對(duì)較重的拉痕采取焊補(bǔ)加人工修磨的方法修復(fù)。修復(fù)的要求：填料與母材必須結(jié)合牢固、平滑；調(diào)料必須耐用并易于手工加工；手工加工必須保證活塞桿直徑誤差小于0.06mm，經(jīng)分析，可采用填料為J422 焊條。因?yàn)樗嵝院笚l對(duì)鐵銹、油污及水分不敏感，不容易產(chǎn)生氫化孔；這種焊條工藝性好，易于操作；焊縫成型美觀；材料硬度適中，易于手工加工；電弧穩(wěn)定，熔深較大，與母材結(jié)合牢固。

4 修復(fù)實(shí)際效果驗(yàn)證

在修復(fù)活塞桿前，為驗(yàn)證上述各項(xiàng)問題的解決辦法是否可行，我們找來類似的報(bào)廢活塞桿進(jìn)行修復(fù)驗(yàn)證上述方案的可行性。

圖2 修復(fù)實(shí)際效果驗(yàn)證示意圖

報(bào)廢的活塞桿通過上述的找正辦法進(jìn)行找正，車中心孔開中心孔后打表找正，百分表跳動(dòng)在0.03mm 以內(nèi)滿足既定的修復(fù)要求；接著對(duì)中間密封位置設(shè)定一端修復(fù)位置，車床裝夾對(duì)修復(fù)位置進(jìn)行粗車見光，將原噴涂層車削掉；接著在激光熔覆設(shè)備裝夾，選用XS-358 焊粉熔覆修復(fù)位置，熔覆一遍焊接高度可達(dá)到直徑1.2～1.5mm，熔覆兩層可達(dá)2.5mm左右，熔覆后肉眼觀察未發(fā)現(xiàn)裂紋、氣孔等缺陷；接著磨床裝夾，打表找正，確認(rèn)兩端中心孔滿足同心度要求后，磨削修復(fù)位置見光，便攜式硬度計(jì)檢測熔覆修復(fù)位置，檢測硬度約為HRC56 左右，對(duì)應(yīng)HLD778 ＞HLD720,滿足要求。同時(shí)，通過著色探傷檢測，未發(fā)現(xiàn)氣孔、裂紋等缺陷，在修復(fù)表面澆水后等待一天左右，現(xiàn)場查看修復(fù)表面未見銹蝕，接著磨削至要求尺寸，檢測粗糙度約Ra0.8；最后車床裝夾，選用500 目以上的金相砂紙對(duì)修復(fù)位置拋光，拋光后經(jīng)千分尺對(duì)修復(fù)表面尺寸檢測未發(fā)生變化，表面粗糙度提升至Ra0.15左右，滿足Ra0.4 要求。

5 結(jié)語

通過上述修復(fù)方案修復(fù)活塞桿，經(jīng)客戶驗(yàn)證尺寸、表面粗糙度、硬度均達(dá)到使用要求，現(xiàn)已回裝，且使用至今無泄露，滿足現(xiàn)場使用要求，說明上述修復(fù)方案是成功的。