零件鍍銅表面車削修理的故障分析

李建華，劉建海

海翔機械廠 河北邯鄲 057150

1 序言

某型發動機安裝的軸承座經過一個壽命周期的使用后，軸承座接觸工作表面因振動磨損而發生尺寸變化，經計量檢測，有的尺寸已不能保證正常的配合要求。根據修理要求，經檢查尺寸不合格的零件需進行鍍銅后車削修理，以達到該零件再次使用的目的。但在軸承座車削加工過程中，多次發生鍍銅層脫落、掉塊，或銅層表面出現多處黑色點蝕狀物質或氣孔的問題。以下對后軸承座鍍銅表面車削加工修理中的銅層脫落等問題進行研究，找出原因及預防措施。后軸承座結構如圖1所示。

圖1 后軸承座結構

2 原因分析

2.1 鍍銅車削修理工藝

修理車間對軸承座配合尺寸φ188-0.03-0.06mm進行檢查，若該尺寸因磨損而不滿足裝配要求，則對該表面進行鍍銅處理，再經機加工車間對該表面進行車削加工：①對該表面進行初始切削加工，將需鍍銅表面車削加工到露出機體材料，呈現金屬色為止。②將零件發送至表面處理車間，進行配合表面鍍銅的工序。③鍍銅后返回加工車間對鍍銅表面進行粗、精加工，最終保證配合尺寸要求。

技術要求：車削修理后的鍍銅層表面應完整，銅層與機體金屬結合良好，不應出現銅層局部脫落、掉塊或腐蝕坑等缺陷。

2.2 銅層脫落的原因分析

（1）切削要素影響 如果選用的切削深度較大，刀具工作時會對零件產生很大的切削力，當超出鍍層與金屬機體之間的結合力時，鍍層就會脫落。另外切削力較大時，刀具容易發生振動，也會影響加工表面的表面粗糙度期情況，甚至使鍍層表面發生脫落、掉塊，尤其是在鍍層的邊緣部位[1，2]。

（2）鍍銅前的表面影響 進行后軸承座鍍銅前需對表面進行車削加工，除了要保證加工表面的表面粗糙度要求外，還要在保證尺寸的情況下盡量減少機體材料的去除量。加工時先對零件進行裝夾，找正基準表面A（見圖1），然后通過夾具保證外圓表面車削中與基準B的同軸度要求，從而使外圓表面沿圓周方向的去除量均勻一致，避免出現一面已加工到機體，而相對表面尚未加工到機體的偏斜問題。經了解，軸承座在發動機工作中為承力件，主要承受徑向力，同時還承受一定的軸向力。工作時，軸承座裝配表面如外圓表面φ188-0.03-0.06mm等，因發動機振動而發生磨損，返廠修理時檢查，零件尺寸往往發生很大變化，同時裝配表面也會出現局部硬化、有氧化皮或凹坑的現象。在機加工車間鍍銅前的車削加工過程中，即使加工尺寸已達到規定要求，但表面的硬化皮或凹坑還有可能存在，這些缺陷的存在會直接影響鍍銅層的質量。如果缺陷不去除，則會使氧化皮或凹坑處的鍍銅層與機體的結合力不夠，甚至沒有結合，那么在切削加工中就很容易在缺陷部位發生銅層脫落或者表面出現凹坑的缺陷。

（3）鍍銅層質量的影響 銅層脫落問題的發生還有一個非常重要的原因，那就是鍍銅層質量本身的問題[3]。

1）在鍍銅前要嚴格按工藝操作，對鍍銅表面進行完全清理，清洗干凈才能保證鍍銅質量。鍍銅前的表面清理程度會直接影響后續鍍銅層的加工質量，若表面存在硬化層或凹坑（凹坑內部未去除表面硬化層），也會直接影響鍍銅層的質量。

2）鍍銅層厚度影響。后軸承座進行第一次鍍銅車削修理時，機體尺寸大，所需鍍層的厚度尺寸偏小，很容易保證。但隨著發動機的使用，為了保證使用要求，需要多次對軸承座進行鍍銅車削修理，因要車削除去上次的鍍銅層，相應零件機體也會再次進行加工，機體尺寸將不斷減小。為了保證最終裝配尺寸，所需鍍銅層的厚度有時會超出正常的鍍銅層要求，也就是通常所說的加厚鍍。經驗表明，鍍層厚度越大，鍍層的質量越不穩定，后續加工中也越容易脫落、掉塊。

2.3 銅層表面呈現黑色點狀的原因分析

在鍍銅層車削加工完成后，發現加工表面有黑色點狀痕跡。經分析，出現此問題的原因有兩種：一種是鍍銅槽液中含有雜質，鍍銅時隨著槽液攪拌，有些會附著在鍍銅層表面，經過加工后，表面呈現出黑色點狀的痕跡；另一種可能是鍍銅表面存在鍍層薄弱點，鍍銅前加工表面本身存在凹坑或氧化皮，車削加工后未能及時發現并去除，鍍銅時此部位未鍍上銅或鍍層結合不牢固，經車削加工后，表面呈現出的黑色點狀物質應為加工過程中填充進去的黑色物質。

2.4 銅層表面氣孔的原因分析

銅層表面加工完成后，在加工表面出現微小的氣孔。分析原因為零件在進行鍍銅時，鍍銅表面會有氣體逸出，在零件的鍍銅表面形成微小氣泡，如果鍍液攪拌效果不好，氣泡附著在銅層表面就不能及時排出，隨著鍍銅時間的增加，有氣泡位置就會形成氣孔。經過車削加工，有的氣孔會在加工表面顯露出來。

3 缺陷處理

1）工作表面銅層的脫落故障，主要是銅層與機體的結合力不足造成的，銅層脫落會使加工表面粗糙，影響零件的正常使用。因此對于該缺陷，需要去除銅層，重新進行鍍銅車削修理。

2）鍍銅層表面出現黑色的點狀物質，可進行拋光去除。如果不能去除，則考慮軸承座的使用壽命問題，對于不再適合重新進行鍍銅車修的軸承座，采取拋光后繼續使用的方法，但前提是不會影響零件的正常使用。

3）對于有氣孔的零件表面，存在個別微小氣孔是不會影響零件使用的，尤其是裝配后作為固定的配合表面。但對于鍍銅表面上數量多且尺寸較大的氣孔，需要考慮重新進行鍍銅車削修理，以保證裝配和使用要求。

4 預防措施

4.1 車削加工

車削加工時，應選用合適的切削刀具和切削要素，尤其是鍍銅層較厚時，更要小心操作，防止因銅層受較大切削力而出現銅層脫落、掉塊的缺陷。特別是鍍銅表面邊緣處的加工，此處鍍銅層不規則，有尖邊，且高低起伏較大，加工中用力稍有不慎就會造成銅層崩塊。因此車削加工參數的選取對加工質量是有很大影響的，這不但要求操作人員有熟練的操作技能，還需要不斷地積累經驗。

車削加工中要盡量一次完成裝夾，避免多次裝夾加工。反復裝夾車削對機體會造成損傷，甚至會超出機體規定的最小尺寸要求。

4.2 清除表面

鍍銅前應確保金屬表面干凈，并露出金屬色，不允許有金屬氧化皮或凹坑存在。加工車間在表面車削加工后鍍銅前應對表面進行外觀檢查，對于黑色氧化皮和凹坑要進行拋光處理，直至全部露出金屬色，光亮的金屬表面是保證鍍銅質量的前提。另外，零件鍍銅層表面邊緣處需進行倒角清理，經驗證明，倒角上銅層是最容易脫落、掉塊的地方。因此鍍銅表面加工完成后，除檢查車削加工表面外觀外，還要對邊緣倒角處進行拋光處理，去除氧化皮和尖邊，以保證鍍銅表面和倒角連接處的銅層質量，可有效防止加工中倒角處鍍層的脫落。

4.3 表面鍍銅

鍍銅工藝是工廠對零件進行表面防護中最常用的方法。嚴格鍍銅操作工藝要求，保證鍍銅層質量是確保鍍銅層在后續加工中能夠順利進行的有效保障。

5 結束語

本文針對軸承座鍍銅車修中出現的銅層脫落、黑點及氣孔等缺陷，進行原因分析并制定合理的預防措施。軸承座的車削修理要針對不同的缺陷采取不同的措施，如機體尺寸的變化，工作表面上氧化皮、凹坑的打磨拋光程度，倒角上影響鍍銅層質量的氧化皮、尖邊清理等；同時操作人員的責任心和熟練的操作技能也是非常關鍵的。