工程机械维修技术研究与发展

1.前言
　　工程机械是构成施工生产的重要因素,保持工程机械经常处于良好的状态,提高利用率,延长使用寿命,是企业提高经济效益的需要。维修是对工程机械维护和修理的简称。维修为设备有条不紊地高效工作做出了重要的前期保障，随着高科技产品的不断出现,先进的维修可以确保设备无故障运行，而且能使设备经常保持良好的状态[1]。
　　在20世纪,特别是50年代以后维修科学和管理技术得到了迅速的发展，维修从单纯的技艺发展成为一门学科,它从生产的从属地位转变为社会经济的重要支柱行业,从设备后期的作业管理转变为一项系统工程[2]。维修技术的研究和发展也逐步受到广泛的重视，大家逐渐认识到，随着科学技术的发展，维修不再仅仅是敲敲打打、修修补补，维修也需要高科技。在军队系统已经认识到维修技术的重要性，把维修列入军队预先研究内容，成立了维修工程技术专业组。正如德国专家TSCHUSCHK所指出的那样:“对于所谓可持续发展,维修是一项关键性的技术”。“维修成为延长资产寿命期的一个重要因素”。可以预料,在21世纪,维修将更加受到重视,并纳入优先发展的渠道,成为可持续发展战略的重要支柱[3]。
　　随着国家经济建设的发展，各种工程机械的应用领域越来越广，但由于许多设备工作地点处于偏远地带，一旦出现故障，其维修保障困难，严重影响了施工进度。如野外作业设备流动性大，难以进行正常的维修和保养，而常年恶劣的工作条件，必然加速设备的磨损，加上作业负荷大，造成设备故障多，使用周期缩短，严重影响了设备的完好率、利用率[4]。　　因而，针对工程机械野外施工作业时出现故障后无法进行现场诊断和维修的状况，对工程机械维修技术提出了更高的要求。
　　2.工程机械定点维修技术简介
　　材料科学的发展为工程机械维修提供了强有力的技术支撑。高耐磨、长防腐、耐高温、低摩擦、高粘结、快固化、高阻隔等表面覆层的出现，及与合金材料、陶瓷材料、金属陶瓷材料、金属间化合物、高分子材料的复合应用，尤其是与纳米技术的有机结合，提高了维修技术水平。这里仅从材料和表面工程的角度介绍部分常用的定点应急维修技术，应用这些技术可以解决装备零部件的腐蚀、磨损、划伤、防滑、润滑、泄漏、隔热、耐温、强化等问题[5-7]。
　　2.1.纳米电刷镀技术
　　由于纳米材料具有优异的力学性能，可用于制造超硬，高强，高韧超塑性材料和高性能陶瓷和高韧、高硬涂层，不仅能够获得质量优良的原材料，而且可以采用表面工程技术对零部件进行维修或再制造，获得高性能的零件或备品备件。以纳米金刚石和纳米陶瓷为代表的纳米硬粉，具有很高的硬度和较好耐高温能力。通过将纳米材料与高效的电刷镀技术结合，并采用镍包覆法对纳米粉表面进行处理，可有效地提高纳米粉在镍基复合镀层中的共沉积量，显著的改善纳米粉在镀层中的均匀程度，解决纳米粉在复合镀层中难以均匀分散这一关键问题。在纳米材料的弥散强化作用下，获得的纳米复合镀层表现出比单一快速镍刷镀层更好的性能。例如含纳米金刚石的复合镀层在室温高负荷下具有优良的抗疲劳和抗磨损性能。纳米氧化铝Ni/Ni+nano-Al2O3复合镀层的使用温度提高到400℃，复合镀层的显微硬度保持在Hv600，微动磨损深度为快速镍刷镀层的1/4。纳米复合电刷镀技术可用于进行装备零部件表面损伤的修复、新品零部件表面的强化和防护。如在对旧机床的数控化再制造中，采用纳米电刷镀技术修复了机床导轨的磨损与划伤，恢复了机床的尺寸精度与运动精度，使废旧的机床变为数控机床。纳米电刷镀技术在工程机械维修中可以应用的典型场所主要包括：杆、轴、轴承、轴瓦类零部件的密封或配合表面；壳体、箱体、衬套类零部件密封或配合表面；板类零部件表面；零部件孔、槽类部位的内圆表面；齿轮（尤其是大齿轮）的齿面。
　　2.2.高效能超音速等离子喷涂技术
　　超音速等离子喷涂是先进制造技术中的关键技术之一，是制备高性能、高质量陶瓷涂层不可替代的关键技术，主要用于高科技贵重机械零部件的表面强化和维修。等离子喷涂是利用等离子体作为热源，将金属、陶瓷等粉末加热至半熔化状态并将其高速喷射沉积到零件表面的一种先进制造工艺。其热源等离子弧的温度可达10000℃以上，可以熔化金属、碳化物陶瓷、氧化物陶瓷等各种供料粉末。所以等离子喷涂在热喷涂行业中的应用范围非常广泛，
最近新开发成功的高效能的超音速等离子喷涂，采用以机械压缩为主、气动力压缩为辅的射流加速方案，降低了气体流量，依靠增强对电弧初始段的压缩效应迫使阳极斑点前移来拉长电弧，实现了在电弧区前段对气流的加速。由两路进气减为一路进气，增强了电弧初始段的气动效果。在保证气体流速情况下，降低了气体流量。采用了拉伐尔喷嘴直接作为阳极的单阳极结构方案，喷嘴压缩孔道长度被减短，喷枪热效率得到提高，带来射流热焓的提高，减少了能耗。采用了内送粉结构设计，提高了能量利用率，同时克服了外送粉存在的粉末加热不均匀、沉积效率低的问题，提高了涂层质量。
　　超音速等离