陶瓷冷焊技术在煤矿的应用
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【摘要】煤矿付井提升下天轮轴磨损是通病，对安全提升构成危害。采用高分子聚合金属陶瓷冷焊技术修复，取得了很好的效果，确保了安全提升。
【关键词】磨损；修复；陶瓷冷焊
在现代工业生产中，设备维修与保护越来越重要，对于由腐蚀、磨损和化学反应而引起的各种金属表面的损坏，普通处理方法如焊补后再进一步精加工等由于受工艺、材质、现场条件等诸多因素制约，已远远不能满足使用要求。随着新材料、新技术的迅速发展，其维修与维护方法也发生着巨大变化，高分子聚合金属陶瓷冷焊修复技术便是目前较先进、可行的修复技术。
1 问题的提出
摩擦是设备运行中普遍存在的自然现象，相互接触的两个物体之间由于摩擦必然导致磨损，而磨损会使零件的表面形状和尺寸遭到缓慢而连续的破坏，使设备的效率和可靠性逐渐降低，从而丧失原有的工作性能，最终可能导致零部件的突然破坏，而一旦破坏，零部件便会报废。
梁家矿付井提升下天轮自90年安装使用，天轮轴直径为Φ300+52¬0，采用3560型轴承，由于使用时间较长，同时考虑等维修、维护方面影响，使天轮轴东侧轴端与轴承配合处存在磨损现象(现轴径为Φ299.2)，对付井提升系统的安全、正常运行构成危害。
2 方案论证
方案I：更换天轮。更换后将原天轮轴修复。由于主、付井共有四套通用天轮，可共同备用一套天轮，但更换天轮现场施工难度大(主要是受现场条件所限，天轮的起吊和安装困难)，安全性差，施工用时间长，投入资金多(购置一套天轮约需38万元)。
方案II：根据现轴径加工特殊轴承，更换轴承。表面看投入资金少(约需1万元)，施工工期短(约需16小时)，但由于轴磨损不均匀，安装后由于不同心，可能导致加剧轴径磨损，造成安装后天轮的径向跳动，从技术及安全运行考虑，此方案不可行。
方案III：采用高分子聚合金属陶瓷冷焊技术进行修补处理，由于高分子聚合金属冷焊技术具有以下技术特性：
（1）高耐磨性能：耐磨性包括两个方面，一方面涂层本身有很好的保护功能，不被磨损；另一方面涂层本身具有减磨作用。耐磨性主要取决于填料材料的性能；填料使用高技术陶瓷涂层，就具有高技术陶瓷的性能，本身就耐磨。通过试验，高分子聚合金属陶瓷耐磨性相当好，其耐磨性能高于工具钢（HRC65）的耐磨性，是碳素结构钢的3倍。
高分子聚合金属陶瓷材料的硬度低于金属材料，但其耐磨性却远远高于金属与耐磨合金。主要是因为高分子聚合金属陶瓷涂层的耐磨涂层是由超细硬金属陶瓷与高分子固化剂形成多相结构，涂层高分子材料所组成的网状结构填满了超硬金属陶瓷颗粒，颗粒与固化剂之间相互镶嵌、结构紧密，硬质点分布均匀，所以非常耐磨。
（2）结合强度高：与金属间的结合是晶间之间的相互渗透；
（3）耐高低温性能：耐220℃～600℃高温，可在零下施工耐低温；
（4）耐腐蚀性能：优于镍基合金；
（5）膨胀系数与金属接近，适合各种金属设备高温薄层修复；
（6）带油、带水修复各种金属表面。
而且，从现场施工考虑，由于不受环境条件所限，施工相对安全，简单易行；从技术可行性及保证修复后安全运行考虑，由于现场修复磨损的轴径，可以保证轴径尺寸精度及同轴度，满足原设计要求，且修复后天轮轴的耐磨、耐腐蚀及抗压强度均优于原45#钢材质；从节支降耗考虑，只需维修费3万元，比购置天轮节约35万元。
综合考虑以上方案，从保证施工安全及修复后安全运行，节约资金投入几个方面分析比较，决定采用方案Ⅲ。
3 修复工艺：
采用高分子聚合金属陶瓷对磨损部位进行修复，工艺流程简单分为粗加工和精加工过程。
3.1 粗加工
（1）清洗工件，除尘、除锈、除油；
（2）测量修复前所有尺寸；
（3）粗磨，对工件进行拉毛粗化；
（4）施涂陶瓷材料，检查施涂质量；
（5）清洗粗加工定型模具，检查清洗质量；
（6）定型模具上施涂脱模剂；
（7）用定型模具加工施涂后工件；
（8）加温固化；
（9）取下定型模具，检验加工后质量，并修整。
3.2 精加工
（1）施涂金属陶瓷材料，检查施涂质量；
（2）清洗精加工定型模具，检查清洗质量；
（3）定型模具上施涂脱模剂；
（4）用定型模具加工施涂后工件；
（5）加温固化；
（6）取一定型模具，检查修复质量，测量修复后尺寸，符合设计要求，修复结束。
4 效果检查
（1）根据以上施工工艺修复，满足原设计要求，天轮运行正常，轴承开盖检查，无异常。
（2）整个天轮轴修复施工安全可靠，工程质量优良，比计划提前16小时，节约费用35万元。
5 结论
采用高分子聚合金属陶瓷冷焊维修技术对磨损部位进行修复，费用低，质量高，尤其是对于高空，复杂环境大型设备的现场修复，不用拆装，大大减少停产维修时间，提高设备的使用效率，节约资金投入，提高经济效益，是一种比较理想的修复工艺。