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【摘 要】分析了20MN快速锻造液压机立柱表面磨损的原因和磨损形式，介绍了使用电刷镀技术对其进行修复的工艺和效果。
【关键词】20MN快速锻造液压机立柱表面磨损电刷镀修复
20MN快速锻造液压机采用双柱下拉式结构，立柱采用45号钢铸造而成，下端与主缸相连。通过主缸加压将力传与立柱，立柱向下运动完成锻造动作，再通过两回程缸带动完成立柱的上升动作。立柱穿过固定横梁上的导向套，导向套内安装有铜质的滑块为立柱导向。长期的使用不可避免的造成立柱的磨损。由于立柱重量大（约120吨），拆装立柱的工作量极大，费用高，工期至少在30天以上，一般只能采用现场修复的方法对立柱磨损面进行修复。
1 立柱的磨损原因及形式
立柱表面的磨损主要有因使用造成的自然磨损，这种磨损一方面造成立柱尺寸的变化，导致立柱与滑板间隙增大，这个间隙可通过调整滑板来满足要求。另一方面因由于立柱工作面中间段使用频繁，造成整个工作面凹凸不平，导向间隙无法调整，致使锻造时立柱振动厉害。本文所讨论的立柱在涂镀修复前单面磨损量达到1～1.5mm。
另一种是立柱在接触变应力作用一段时间后，立柱表面出现材料脱落的现象，这称为接触疲劳磨损。这种磨损在立柱表面形成成片的麻点或凹坑（如图一），加重立柱或滑板的磨损，增加设备使用成本。
另一种磨损称为磨料磨损，主要是因锻造时钢锭表面的氧化铁皮或其他硬质颗粒进入立柱与滑板之间，造成立柱表面刮擦出现坑状或槽状等异常磨损（如图二）。这种磨损也将使滑板和立柱的磨损加速，缩短其使用寿命，增加设备运行成本。
2 电刷镀技术简介
2.1电刷镀原理及特点
电刷镀技术是表面修复技术中的一种，又称为涂镀、无槽电镀等。它是在阳极表面裹上吸水材料，令其浸透镀液，然后在作为阴极的工件上往复运动，使镀层沉积在零件上的电镀过程。其原理如下图所示。
电刷镀技术的特点：
（1）设备简单，工艺灵活，操作简便。工件尺寸形状不受限制，尤其是可以在现场不解体即可进行修复，凡刷镀笔可以触及到的表面，不论盲孔、深孔、键槽都可以修复，给设备维修或机加工超差件的修旧利用废带来极大的方便。
（2）结合强度高，比槽镀高，比喷涂更高。
（3）沉积速度快，一般为槽镀的5～10倍，辅助时间少，生产效率高。
（4）工件加热温度低，通常小于70℃，不会引起母材的变形或较大的应力。
（5）镀层厚度可精确控制，镀后一般不需要机械加工，可直接使用。
（6）操作安全，对环境污染小，不含毒品，储运无防火要求。
（7）适应材料广，常用金属材料基本上都可用电刷镀修复。
由于电刷镀具有上述诸多优点，结合现场实际情况及工期、费用等多方面原因综合考虑，选择该技术对20MN快速锻造液压机立柱表面磨损进行修复。
2.2电刷镀设备
现在生产电刷镀设备的厂家众多，虽然各有特点，但基本原理相同。电刷镀设备主要由专用直流电源和刷镀笔，及其一些其他辅助器具和材料组成。目前广泛使用的是SD型刷镀电源，它具有使用可靠、操作方便、精度高等特点。电源的主电路供给无级调节的直流电压和电流，控制线路中具有快速过电流保护装置、安培小时计及各种开关仪表等。
刷镀笔由导电手柄和阳极组成，常见结构如图三所示，刷镀笔上的材料最好选用高纯细结构的石墨。为适应各种表面的刷镀，石墨阳极可做成圆柱、半圆、月牙、平板和方条等各种形状。
本文中的立柱为矩形平面，选择方条形镀笔较为合适。不论采用何种结构形状的阳极，都必须用适当材料包裹，形成包套以储存镀液，并防止阳极与镀件直接接触，造成短路。同时，又对阳极表面腐蚀的石墨微粒和其他杂质起过滤作用。常用的阳极包裹材料主要是医用脱脂棉。包裹要紧密均匀、可靠，使用时不松脱
3电刷镀对环境的要求
虽然刷镀设备简单，使用范围广，但要达到理想的修复效果还需注意环境的影响，在立柱修复过程中需要注意几个方面：
1.现场的灰尘。一般锻造厂房灰尘较大，可将立柱周边适当隔离，使用除尘设备降低刷镀空间内的飞尘。
2.对环境温度的要求：电刷镀过程中理想的温度是在15℃～35℃，最低不能低于10℃，最高不超过50℃。
3.加强通风，防止异味损害工人健康。
4.要有防火措施。
4电刷镀修复立柱表面的实施工艺
工艺流程：镀前处理→刷镀底层→水冲洗表面→刷镀工作层→镀后处理→验收
4.1表面预处理
4.1.1表面预处理的目的
清除立柱表面附着的杂质，使处理后的立柱表面的原子能和修复层的原子相接触，原子直接在材料本体上沉积或向材料内部扩渗。提高涂层与母体材料之间的结合强度。
4.1.2表面预处理流程
机械清理—1#电净液除油—水冲洗—1#活化液活化—水冲洗，可根据实际情况增加电净和活化工艺。
1、机械清理：用钢丝刷去除立柱表面油污，利用砂轮机去除立柱表面的凸点，使立柱表面平滑。特点：手工操作，劳动强度大，有粉尘污染。
2、用1号电净液精除油，立柱接电源负极，工作电压8V～12V，相对运动速度为4～8m/min。
3、清水冲洗表面。
4、选用1号活化液去除氧化膜及活化疲劳层。活化参数：立柱接电源正极，电压10V～14V，相对运动速度6～10m/min。
5、清水冲洗表面。根据环境温度可采用温水冲洗，使立柱表面温度达到理想温度。
活化后，立柱表面呈均匀的银灰色，准备刷镀底层。
4.2刷镀底层
刷镀底层，选用特殊镍镀液，立柱接电源负极，先不通电用镀笔蘸特殊镍擦拭零件表面3s～5s，然后用18V电压下冲镀3s～5s，再降至12V，在相对运动速度6～10m/min下镀3μm～5μm即可。
4.3刷镀工作层
刷镀工作层，选用快速镍镀液不仅能快速恢复尺寸，还能提高表面的耐磨性。操作时工件接电源的负极，电压8V～14V，相对运动速度为8～12m/min，适时测量，若平行度与垂直度能保证则修复至尺寸：470-0.05 -0.10、860-0.10 -0.05，否则应根据实际情况留有一定的余量。与未刷镀面应留有一定的修磨余量。
4.4镀后处理
局部修磨并清洁后涂防锈油。
4.5验收
修复后的立柱保证了相对面平行度小于0.03mm，相邻面垂直度小于0.03mm，达到预期修复尺寸：470-0.05 -0.10、860-0.10 -0.05，硬度：HB220～240，比立柱本体硬度HB180～200有所提高。经过一个月的使用，未发现镀层脱落或异常磨损等现象，修复效果十分理想。
参考文献：
1.日本三菱机工株式会社，20MN快速锻造液压机说明书，1980：45-50
2.费敬银，刷镀参数及工艺过程对铁层性能的影响，电镀与涂饰，1994，13（1）：29-31
3.费敬银，自补偿超快镍电刷镀特点及工艺，设备管理与维修，1994，MO.6：12-15
【关键词】20MN快速锻造液压机立柱表面磨损电刷镀修复
20MN快速锻造液压机采用双柱下拉式结构，立柱采用45号钢铸造而成，下端与主缸相连。通过主缸加压将力传与立柱，立柱向下运动完成锻造动作，再通过两回程缸带动完成立柱的上升动作。立柱穿过固定横梁上的导向套，导向套内安装有铜质的滑块为立柱导向。长期的使用不可避免的造成立柱的磨损。由于立柱重量大（约120吨），拆装立柱的工作量极大，费用高，工期至少在30天以上，一般只能采用现场修复的方法对立柱磨损面进行修复。
1 立柱的磨损原因及形式
立柱表面的磨损主要有因使用造成的自然磨损，这种磨损一方面造成立柱尺寸的变化，导致立柱与滑板间隙增大，这个间隙可通过调整滑板来满足要求。另一方面因由于立柱工作面中间段使用频繁，造成整个工作面凹凸不平，导向间隙无法调整，致使锻造时立柱振动厉害。本文所讨论的立柱在涂镀修复前单面磨损量达到1～1.5mm。
另一种是立柱在接触变应力作用一段时间后，立柱表面出现材料脱落的现象，这称为接触疲劳磨损。这种磨损在立柱表面形成成片的麻点或凹坑（如图一），加重立柱或滑板的磨损，增加设备使用成本。
另一种磨损称为磨料磨损，主要是因锻造时钢锭表面的氧化铁皮或其他硬质颗粒进入立柱与滑板之间，造成立柱表面刮擦出现坑状或槽状等异常磨损（如图二）。这种磨损也将使滑板和立柱的磨损加速，缩短其使用寿命，增加设备运行成本。
2 电刷镀技术简介
2.1电刷镀原理及特点
电刷镀技术是表面修复技术中的一种，又称为涂镀、无槽电镀等。它是在阳极表面裹上吸水材料，令其浸透镀液，然后在作为阴极的工件上往复运动，使镀层沉积在零件上的电镀过程。其原理如下图所示。
电刷镀技术的特点：
（1）设备简单，工艺灵活，操作简便。工件尺寸形状不受限制，尤其是可以在现场不解体即可进行修复，凡刷镀笔可以触及到的表面，不论盲孔、深孔、键槽都可以修复，给设备维修或机加工超差件的修旧利用废带来极大的方便。
（2）结合强度高，比槽镀高，比喷涂更高。
（3）沉积速度快，一般为槽镀的5～10倍，辅助时间少，生产效率高。
（4）工件加热温度低，通常小于70℃，不会引起母材的变形或较大的应力。
（5）镀层厚度可精确控制，镀后一般不需要机械加工，可直接使用。
（6）操作安全，对环境污染小，不含毒品，储运无防火要求。
（7）适应材料广，常用金属材料基本上都可用电刷镀修复。
由于电刷镀具有上述诸多优点，结合现场实际情况及工期、费用等多方面原因综合考虑，选择该技术对20MN快速锻造液压机立柱表面磨损进行修复。
2.2电刷镀设备
现在生产电刷镀设备的厂家众多，虽然各有特点，但基本原理相同。电刷镀设备主要由专用直流电源和刷镀笔，及其一些其他辅助器具和材料组成。目前广泛使用的是SD型刷镀电源，它具有使用可靠、操作方便、精度高等特点。电源的主电路供给无级调节的直流电压和电流，控制线路中具有快速过电流保护装置、安培小时计及各种开关仪表等。
刷镀笔由导电手柄和阳极组成，常见结构如图三所示，刷镀笔上的材料最好选用高纯细结构的石墨。为适应各种表面的刷镀，石墨阳极可做成圆柱、半圆、月牙、平板和方条等各种形状。
本文中的立柱为矩形平面，选择方条形镀笔较为合适。不论采用何种结构形状的阳极，都必须用适当材料包裹，形成包套以储存镀液，并防止阳极与镀件直接接触，造成短路。同时，又对阳极表面腐蚀的石墨微粒和其他杂质起过滤作用。常用的阳极包裹材料主要是医用脱脂棉。包裹要紧密均匀、可靠，使用时不松脱
3电刷镀对环境的要求
虽然刷镀设备简单，使用范围广，但要达到理想的修复效果还需注意环境的影响，在立柱修复过程中需要注意几个方面：
1.现场的灰尘。一般锻造厂房灰尘较大，可将立柱周边适当隔离，使用除尘设备降低刷镀空间内的飞尘。
2.对环境温度的要求：电刷镀过程中理想的温度是在15℃～35℃，最低不能低于10℃，最高不超过50℃。
3.加强通风，防止异味损害工人健康。
4.要有防火措施。
4电刷镀修复立柱表面的实施工艺
工艺流程：镀前处理→刷镀底层→水冲洗表面→刷镀工作层→镀后处理→验收
4.1表面预处理
4.1.1表面预处理的目的
清除立柱表面附着的杂质，使处理后的立柱表面的原子能和修复层的原子相接触，原子直接在材料本体上沉积或向材料内部扩渗。提高涂层与母体材料之间的结合强度。
4.1.2表面预处理流程
机械清理—1#电净液除油—水冲洗—1#活化液活化—水冲洗，可根据实际情况增加电净和活化工艺。
1、机械清理：用钢丝刷去除立柱表面油污，利用砂轮机去除立柱表面的凸点，使立柱表面平滑。特点：手工操作，劳动强度大，有粉尘污染。
2、用1号电净液精除油，立柱接电源负极，工作电压8V～12V，相对运动速度为4～8m/min。
3、清水冲洗表面。
4、选用1号活化液去除氧化膜及活化疲劳层。活化参数：立柱接电源正极，电压10V～14V，相对运动速度6～10m/min。
5、清水冲洗表面。根据环境温度可采用温水冲洗，使立柱表面温度达到理想温度。
活化后，立柱表面呈均匀的银灰色，准备刷镀底层。
4.2刷镀底层
刷镀底层，选用特殊镍镀液，立柱接电源负极，先不通电用镀笔蘸特殊镍擦拭零件表面3s～5s，然后用18V电压下冲镀3s～5s，再降至12V，在相对运动速度6～10m/min下镀3μm～5μm即可。
4.3刷镀工作层
刷镀工作层，选用快速镍镀液不仅能快速恢复尺寸，还能提高表面的耐磨性。操作时工件接电源的负极，电压8V～14V，相对运动速度为8～12m/min，适时测量，若平行度与垂直度能保证则修复至尺寸：470-0.05 -0.10、860-0.10 -0.05，否则应根据实际情况留有一定的余量。与未刷镀面应留有一定的修磨余量。
4.4镀后处理
局部修磨并清洁后涂防锈油。
4.5验收
修复后的立柱保证了相对面平行度小于0.03mm，相邻面垂直度小于0.03mm，达到预期修复尺寸：470-0.05 -0.10、860-0.10 -0.05，硬度：HB220～240，比立柱本体硬度HB180～200有所提高。经过一个月的使用，未发现镀层脱落或异常磨损等现象，修复效果十分理想。
参考文献：
1.日本三菱机工株式会社，20MN快速锻造液压机说明书，1980：45-50
2.费敬银，刷镀参数及工艺过程对铁层性能的影响，电镀与涂饰，1994，13（1）：29-31
3.费敬银，自补偿超快镍电刷镀特点及工艺，设备管理与维修，1994，MO.6：12-15