漯河煤机横梁

激光焊接技术在电镀模具的应用
随着模具电镀（表面镀铬）技术的日趋成熟，为了防止制件拉毛缺陷，拉延模具表面进行电镀已经成为常态化，目前汽车覆盖件主机厂60%以上的模具在调试稳定后都需要电镀。电镀后的拉延模一旦损伤，以传统的方法修复成本较高，维修周期长。本文介绍了一种针对电镀拉延模具简单快捷、维修成本低的修复方法—激光焊接修复法（本文使用的激光焊机型号为ALM200），可以有效降低维修成本及维修时间。
传统电镀模具修复方法及优缺点
模具镀铬技术是在模具工作表面电镀上一层金属铬，铬层具有很高的硬度，其硬度一般可达到64HRC以上、且表面粗糙度小，使得电镀模有很好的耐磨性。同时镀铬层也具有较好的耐热性。然而电镀模具一旦损伤再修复及其困难。传统电镀模具损伤后的修复方法有两种。
一种是直接光顺模具或者用气焊烤起模具损伤部位再研修。此种方法的维修周期短，一般根据模具损伤面及损伤部位，在几十分钟到几个小时内即可完成。但直接光顺模具，电镀层会遭到进一步的破坏（图1），在镀层与非镀层交汇处制件成形后往往会产生质量缺陷。另外气焊的温度能够达到3200℃，模具电镀层在烘烤后必然会遭到破坏(图2）。
另一种方法是先脱镀再修复，修复完成后再电镀。其优点是可以彻底消除制件质量缺陷保正模具的成形的稳定性，但是脱镀后重新电镀的维修成本高。以普通车型翼子板为例，脱镀后重新电镀一次大约需要3～4万元，而且此方法的维修周期长，一个脱镀电镀加维修的周期至少需要3到5天时间，维修期间需要充分考虑模具的产量及生产周期。
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图1 电镀层光顺后损坏
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图2 电镀层气焊烘烤后损坏
传统方法修复时往往涉及到烧焊，普通焊接温度较高，而且辐射范围大，会较大的破坏电镀层。据铁碳合金相图可知，铸铁的熔化温度至少在1148℃，远**电镀层的损坏温度(700℃），而手工氩弧焊的电弧温度可以达到10000℃以上，手工电焊的电弧温度也在6000℃～8000℃，这样电镀层周围很大区域都会受到电弧的热影响。普通焊接的焊接层的余量不易控制，较大余量较易造成在研修过程中电镀层二次损伤(图3）。
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图3 镀层烧焊边缘损坏
激光焊接
目前主机厂常用焊接设备（手工氩弧焊与手工电弧焊）热量高，并且热辐射范围大是导致修复电镀拉延模具失败的根本原因，那么要想较加有效的修复电镀拉延模具，就需要有一种好的焊接方法，热量低并且热影响范围小。
通过对比和多次实验，发现激光焊具两个优点：⑴热量小，焊接边缘不易咬边；⑵焊接精准，烧焊层的厚度易于控制，目前激光焊设备焊层可控制在0.2～0.6mm。
图4为型号ALM200的激光焊机。图5为该焊机焊接时的照片。激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种焊接方法。焊接过程中热量从表面逐渐传递到内部，使工件熔化形成熔池，再向熔池内添加焊丝，以形成激光焊缝。
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图4 ALM200激光焊机
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图5 ALM200焊接照片
ALM200激光焊机的使用方法
⑴调节立体显微镜。1）调节目镜镜筒以配合眼睛瞳孔间的距离。2）定位眼睛观察位置。3）调整眼睛接触点。4）调整视力矫正设定。
⑵开启焊机。等待直到准备好的绿色指示灯点亮。
⑶准备工作。1）移动激光焊机接近工作位置。2）定位光标到焊接位置。
⑷焊接。1）打开激光安全闸门。2）设定所需的激光参数数值。3）将氩气的开关靠近激光焦点合适的位置上。
⑸关闭焊机。1）向左方向转动主电源开关，使之转动到关断位置。2）关闭氩气气瓶上的阀门。
ALM200激光焊机参数的选定
结合实际操作，总结经验参数选定方案如下。
⑴焊丝直径。焊丝直径的选择与所焊接的零件形状有关。一般在焊接较大面积的焊接堆填，可以用直径0.7mm或0.6mm的焊丝。一般的边线和较精细的平面，可以用直径0.4mm或0.5mm的焊丝。一般精细的边线和精细尖角，可以用直径0.2mm或0.3mm的焊丝。焊丝的直径一般不应**过0.8mm。
⑵光束直径。光束直径的选择与所选用的焊丝直径有关，一般为焊丝直径的1.2～2倍，在此范围内看所需焊补零件的部位情况而定，如平面大面积的堆填，可以用到2倍。尖角位置的补焊，可以用1.2倍再取整调节出激光束大小的值。较为常用的为1.4或1.5倍左右。如0.3mm的焊丝，用直径0.4mm，直径0.5mm，直径0.6mm的光束，而较常用的为0.5mm的光束直径。
⑶激光脉冲持续时间。一般使用的时间长度为4ms到7ms之间为宜，较常用的参数为5ms左右。
⑷激光产生频率。激光产生频率是焊接速度的参数，其与焊接操作者的熟练程度、所焊接零件焊接难易程度及复杂程度有关。焊接操作者的熟练程度越高，对焊接技术把握越好，就可以使用较高的焊接频率以提高速度，提高工作效率。反之，则需要使用较低的焊接频率，以把握好焊接的质量和可靠性。
⑸焊接脉冲波形。该参数有4种，S-，S1，S2，S3，其中S-的波形是不可变动的固定方波，S1，S2，S3是用户自定义的波形，一般情况下选用S-。
⑹焊机的焊接电压。在以上参数确定后，一般情况下，焊丝直径大，电压需调高，焊丝直径小，电压需调低。激光光束直径大，电压需调高，激光光束直径小，电压需调低。激光激励时间长，电压需稍低，激光激励时间短，电压需稍高。波形样式中波形削减越多，电压在与方波情况相比则需越高。焊接工件焊点面积大，热量散失多，电压就需调高。焊接工件越精细，尖角，锐边的情况，电压就需稍调低。
⑺氩气的调节。一般情况下，氩气的流量可以控制在每分钟5升到7升，在焊接工件部位复杂，喷气角度不方便调，需使用两支喷嘴时，可适当加大流量，一般也不**过每分钟12升。
激光焊接修复实例
以下以某车型前门外板拉延凸模为例，介绍激光焊接的具体修复。
⑴损坏情况。生产过程中模具垫异物损坏，损坏深度约0.2mm，损坏区域直径约为10mm，如图6所示。
⑵焊接方法。本次焊接使用直径为0.4mm的激光焊焊丝，烧焊一层即可达到烧焊高度要求，图7为焊接后的状态，烧焊边缘电镀层没有损坏，烧焊边缘没有咬口。
⑶研修方法。
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图6 模具损伤照片
1）在研磨量较大时根据使用工具的种类选用砂轮机或者角磨机，研修过程中要用研板和刀口尺检查研修后的型面（图8），研修剩余大约0.02mm的余量。
2）用小油石（油石颗粒密度120左右）去除烧焊处的高点(图9），并用研板和刀口尺检查，研修至剩余大约0.005mm的余量。
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图7 焊接后效果图
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图8 研板刀口检查
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图9 小油石去高点
表1 实际工作中总结的焊接参数（根据实际情况可微量调整）
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图10 大油石光顺
3）用大油石（颗粒密度250左右）研修光顺整个烧焊周围的型面，直至烧焊处与周围电镀层完全接上 (图10）。
⑷修复的效果。
1）本次维修烧焊30分钟，研修30分钟，较大的缩短维修周期，提高了工作效率。2）图11为修复后的效果，研修后焊点周围电镀层无损坏，制件表面无缺陷。
结论
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图11 修复效果
⑴通过多次利用激光焊接技术对电镀拉延模具的成功修复，证明激光焊接技术修复法是一项比较成熟的修复方法，已形成操作标准。
⑵在大量的修复工作中，针对焊接不同材料，不同型面的模具，总结出了较合适的焊接参数(表1）。

四缸曲轴模具堆焊翻新后寿命提升的研究应用
曲轴锻造模具型腔较为复杂，特别是平衡块不规整有凸起的模具，金属充满型腔的能力越差，容易出现曲柄圆角充不满等产品缺陷，锤锻模为安全起见硬度不敢太高，太高模具容易打裂，模具硬度太低又较易造成平衡块歪斜，给正常的生产带来了严重影响，本文将从模具堆焊翻新方面进行研究，提高模具寿命，降低锻打过程中修磨和模具打裂的风险。
我厂生产用的一种四缸曲轴锻模(图1，受产品结构影响，锻模寿命一直较低。模具的平衡块不平滑，有一个较大的拐角，坯料沿箭头方向的流动受到阻碍，坯料充满型腔的能力较低，特别是在平衡块根部圆角位置较易出现充不满的现象，如图2所示。连杆颈开档和*二连杆颈开档之间成“（）”状，如图3所示，锻打过程中坯料沿轴线方向流动，弧状凸起的方向会有非常大的冲击力，较易造成开档位置歪斜（图4）。
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图1 我厂一种四缸曲轴锻模
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图2 平衡块充不满
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图3 连杆颈开档和*二连杆颈开档之间成双括号状
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图4 锻打过程中有非常大的冲击力，造成开档位置歪斜
为了提高材料利用率，提升金属充满型腔的能力，在模具上增加了5个阻力台，阻力台阻挡多余金属向毛边仓位置流动，多余金属沿轴向流动，从而又增加了将开档胀坏的风险。多批次生产中都出现过四个开档位置打塌，轻则多次修磨，重则打歪卡模，更换模具，模具翻新成本远**产品销售利润。
锤锻模工作过程中要受到连续的巨大的冲击力，这就需要模具内部有较高的韧性，表面有较高的强度和耐磨性，为提高模具寿命我们选择某品牌C**37R、C**47R进行试验，此焊丝具有韧性好、红硬性好、耐疲劳的优点，与5CrNiMo锻模材料熔合较好。5CrNiMo成分如表1所示。
试验流程
⑴将模具型腔气刨干净，打磨平滑，不得有裂纹、尖角、倒钩出现。
⑵着色探伤。用着色剂喷涂打磨好的模具型腔，用显影液显影（图5），对模具型腔进行仔细检查，如有裂纹，及时清除。
⑶用三维扫描仪对探伤完毕的模具进行扫描，生成三维模型，对比模具三维造型，生成焊接路径程序，手工进行更改优化。
⑷将模具入电炉预热，预热温度450℃，达到温度后保温，保温时间根据模具厚度30mm/h计算，此次试验模具厚度为450mm，保温15h。
⑸模具堆焊开始时用保温棉将模具四周包裹好，调整好自动焊接设备，编制好堆焊路径程序，在型腔底部1/3的位置使用某品牌637R焊丝打底、上面2/3的位置某品牌647R盖面，焊接过程中电流电压分别控制在600A、34V左右，送丝速度4（ipm×100），逐层堆焊，每焊接完一层，停机，用风镐敲击，清除焊渣，仔细检查焊接质量，如有缺陷，刨掉重新堆焊，焊接过程中要时刻关注模具温度变化，模具温度**350℃要停止堆焊重新入炉加热，焊接完成后检查焊接尺寸，**有足够的加工余量。
⑹回火。模具焊接完成后立即进行保温，保温温度450℃，保温时间6h，缓冷至室温后进行次回火。
次回火，回火温度为580℃，保温时间按模具厚度每25mm/h计算，此次试验模具厚450mm，保温18h。随后进行缓冷，缓冷到150℃左右进行二次回火。
*二次回火温度时间同一次回火，回火完后缓冷，随炉缓冷到200℃以下打开炉门冷却，100℃以下出炉冷却直至室温。
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图5 着色剂喷涂打磨好的模具型腔，用显影液显影
表1 5CrNiMo材料成分表（%）
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然后进行打硬度，在模具工作部位选一个平面，用砂轮机打磨光滑，用锤击式硬度检测装置检测模具硬度(图6)，本套试验模具回火后上模硬度为3.06～3.09dB，下模硬度为3.09～3.11dB，符合图纸设计要求。
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图6 锤击式硬度检测装置检测模具硬度
⑺模具加工。加工时**行粗铣，刀具选用φ25mm、φ16mm圆鼻刀，随后进行半精加工，刀具选用5度R5mm白钢刀，后进行精加工，刀具选用合金球头铣刀。精铣完后进行抛光打磨，保证模具型腔光滑，无倒钩。加工后的模具如图7所示。
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图7 加工后模具型腔光滑，无倒钩
⑻生产验证。对加工完的四缸曲轴进行生产试验。累计锻打1400件，模具型腔歪斜较轻(图8)，局部有轻微裂纹（图9）。气刨后发现连杆颈裂纹深度小于2mm，对整个模具寿命影响较小，再次翻新时可将裂纹去除干净。
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图8 模具型腔歪斜对比
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图9 连杆颈位置有轻微裂纹
结论
以往此套模具锻打200件就会出现主轴颈轴肩打塌，平衡块开档打歪，平均一个班需要磨修2～3次，严重影响生产效率，终也只能锻打500～800件，通过此次焊接材料的更换，模具寿命提升明显，本批共生产1400件，达到历史水平，由此可见选择适合模具基体和生产实际的焊材对提高模具寿命有非常大的作用，焊材的选用必须和模具钢本身有较好的熔合性，回火过程中组织的转变必须和基体保持一致，此项试验的成功对其他曲轴类锻模寿命提升有一定的参考意义。
—— 来源：《锻造与冲压》2020年*5期

浅谈激光切割技术在汽车行业中的应用
激光是一种因产生辐射而强化的光。由于其具有方向性好、亮度高、单色性好等特性，使得激光的应用非常广泛，如激光切割、激光焊接、激光雕刻、激光打孔、激光打标等等，激光应用也成为目前有发展空间的领域之一。而激光切割作为激光加工中重要的一项技术应用，其主要有两种：一种是脉冲激光，适用于金属材料；*二种是连续激光，适用于非金属。下面就来介绍一下激光切割技术中的汽车行业中的应用。
激光切割原理及优点
激光切割是利用高功率密度的激光束扫描材料表面，在较短的时间内将材料加热到几千至上万摄氏度，使材料熔化或气化，再用高压气体将熔化或气化物质从切缝中吹走，以达到切割的目的。
激光切割在汽车零部件的生产中具有以下优点：⑴精度高，定位精度在0.05mm左右。⑵切缝窄，激光束聚焦成很小的光点，使得焦点处达到很高的功率密度，材料加热至气化程度，蒸发形成孔洞。随着光束与材料相对线性移动，使孔洞连续形成宽度很窄的切缝。⑶切割面光滑，刺。⑷速度快，比线切割速度要快很多。⑸切割质量好，无接触切割，切边受热影响很小，基本不存在工件热变形现象，完全避免材料冲剪时形成的塌边，切缝一般不需要二次加工。⑹不损伤工件，激光切割头不会与工件表面接触，保证不划伤工件。⑺不受被切材料的硬度的影响，激光可以对钢板、不锈钢、铝合金板、硬质合金等材料进行加工。⑻不受工件外形的影响，柔性好，可以加工任意图形，也可以切割管材及其他型材。⑼节约模具的投资，激光加工不需要模具，没有模具损耗，*修理模具，节约模具的更换时间，从而节省了加工费用，降低了生产成本。⑽节省材料，采用计算机编程，可以把不同形状的产品进行整板材料套裁，提高材料的利用率。⑾可以缩短新产品的开发周期，新产品的试制，一般数量较少，结构不确定，不用制造模具，降低浪费，缩短新产品的制作周期。⑿可以切割非金属的材料。
因此在生产中采用这种设备是非常可行的，并且这种设备也适用于生产小批量工件，为零部件的前期试制开发提供了方便，节约了成本。
激光切割的设备
激光切割设备种类繁多：⑴平面激光切割机，主要切割平面工件。⑵三维激光切割机，可以切割三维空间的工件。⑶激光切割机器人(图1），可以切割较复杂的三维立体工件等。
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图1 激光切割机器人工作站
随着汽车行业的发展，激光切割机器人的应用越来越多，而且这种类型的激光切割设备也可以切割平面工件和简单的三维工件，因此下面重点介绍激光切割机器人工作站的组成部分：⑴高精度轨迹机器人，实现了高精度、高速度、立体加工以及成本的降低。⑵激光发生器，有固体激光发生器、气体激光发生器和光纤激光发生器，是产生激光源的装置。⑶冷却器，用于冷却激光发生器。⑷光纤维电缆。⑸切割头，主要包括腔体、聚焦透镜座、聚焦镜、电容式传感器和辅助气体喷嘴等零件。⑹工作台，用于安放被切割的工件，并能按照控制程序正确而精准的进行移动，是由伺服电机驱动的。⑺数控系统，控制工作台实现X、Y、Z轴的运动，同时也控制激光器的输出功率。⑻操作台，用于控制整个切割装置的工作过程。⑼气瓶，包括激光切割机工作介质气瓶和辅助气瓶。⑽空压机。⑾空气冷却干燥机、过滤器。⑿抽风除尘机等辅助设备。
激光切割机器人在汽车制造中的实践
下面列举阐述一下激光切割机器人在汽车零件加工中的应用。
管材零件的切割
如图2所示，该零件是激光切割管材上所有的孔(左件4个孔，右件5个孔），因孔数量较多，孔径尺寸也各不相同，采用模具来冲裁的话，模具比较复杂并且模具数量也比较多，投资相对较大，而且后期的模具维修频率也较高，会占用大量的时间和人力，并且还会产生不合格品，影响零件的质量，还要有专门的质检人员进行检验，以防止不合格品的流出。而采用激光切割技术不但可以减少大量的模具资金的投入，还可以带来以下几点好处：⑴保证零件质量；零件切割位置准确，并且这种无接触加工可以避免塌角的发生。⑵节省操作工人与设备的占用；采用激光切割，程序调好之后，只需要一名工人就可以完成取件、上件、下件等一系列工作；如果用模具来实现少需要3套模具，3名操作工，3台冲压设备。⑶节省时间，操作简单；根据实践，该零件可以切割400套，并且工人不会太累，效率较高；如果采用模具实现，正常情况也可以生产400套，但是如果模具出现问题，维修、装模具、调试会耗费大量的时间和人力。⑷避免漏切、错切；激光切割如果出现漏切、错切，设备会报警，因此不会有不合格品流出的现象；如果模具出现漏冲，不容易被发现，这样不合格品流出，会带来较大的损失。
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图2 管材零件
为保证零件质量，零件定位要准确，因此需要制作零件的定位夹具(图3），该夹具结构分为三部分：⑴固定板，固定在工作站的工作台上，固定方式为螺钉和销钉。工作台上有固定位置的螺钉和销钉的，因此夹具的设计要与工作台尺寸相结合，不能盲目进行设计。⑵零件的定位装置，根据零件的使用特性，该零件在使用时孔距端头的位置重要，因此将定位设置在零件端头。⑷零件的夹紧装置，因零件在各个方向上均有切割部分，零件需要跟随工作台进行翻转，为防止工作台旋转时零件脱落，需设置四套夹紧气缸来实现。总体上来讲，该夹具结构简单易操作，并且投入的成本也很低，但是却能带来很大的收益，可以说是比较实用的。
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图3 制作管材零件的定位夹具
异型型材的切割
如图4所示，该零件需要切割两个大孔及两个端头，孔及端头采用模具冲裁时会产生变形，因此为保证零件质量，采用激光切割的方式来避免零件变形。该零件孔的切割是比较容易实现的，但是型材的端头切割加工就会有难度，该型材截面为B字形状，切割方向360度每个方向都有，所以就要求激光切割头可以360度旋转，并且要有足够的空间可以让切割头旋转，如果法线方向上空间不够，那么在不影响零件使用的情况下，可以采用小的带角度切割，因此切割头的切割轨迹的设置需要不断的进行尝试，终保证零件质量，同时降件成本，提高生产效率。
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图4 异型型材零件
该零件的激光切割夹具如图5所示，该夹具的结构同管材的夹具相似，也分为三个部分：⑴固定板，同管材的固定板固定方式一样。⑵零件定位装置，该零件上有两个很重要的安装孔，因此采用孔定位的方式使零件位置准确，定位结构采用气缸带动定位销，可以前后移动，方便工件的取放。⑶零件的夹紧装置，夹紧装置同管材件相似，只是夹紧头随零件的形状做了改变。
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图5 固定在工作台上的定位夹具
以上两个例子，激光切割夹具相对模具比较简单，都是由三部分组成：固定板、定位装置和夹紧装置。同时说明了激光切割机器人的应用可以解决很多汽车零件制作的难题，并且带来了很多方面的优点。
结束语
综上所述，激光切割在汽车加工领域中优点很**，适应了汽车的降低成本，提高质量的发展趋势，并且激光加工机器人工作站在汽车行业的应用越来越普遍，不仅仅是应用于激光切割，激光焊接，激光打标，激光雕刻等也比较多，甚至于在非金属材料中的应用也是非常普遍的。

掘进机配件厂在购买进口轴承时应该特别注意。国内目前的防锈技术还不是特别到家，对轴承体进行防锈处理时很容易留下厚厚的油迹，拿在手上粘-粘稠稠，而国外原装进口的轴承上几乎看不到防锈油的痕迹，倒是特别细心的行家说进口轴承闻起来有一种味道，肯定是下了防锈油，只是看不到而已。
左手握住轴承体内套，右手拨动外套使其旋转，听其是否有杂响。由于大部分仿冒产品的生产条件落后，完全手工作坊式操作，在生产过程中难免会掺进沙子-一类的杂质，藏在轴承体内，所以在旋转的时候会发出杂响。这是和严格执行生产标准、并且用机器操作的正厂品牌之间的不同。
当指针由警告区接近危险区，而在采取改进润滑等措施后指针并未返回时，便可判明是轴承本身的问题，此时可趁尚未进入危险区时，将轴承报修。究竟距危险区多远开始报修，可由经验调整。利用这样的仪器，可以充分利用轴承工作潜力，及时将轴承报修，并可避免故障发生，是安全而经济的。
掘进机配件厂在轴承体上会印有品牌字样、标号等。字体非常小，但是正厂出品大都使用钢印技术，而且在未经过热处理之前就进行压字，因此字体虽然小，但是凹得-深，非常清晰。而仿冒产品的字体非但模糊，由于印字技术粗糙，字体浮于表面，有些甚至轻易地就可以用手抹去。

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河南亚兴精锻股份有限公司创建于2003年，公司位于国家文化名城—郑州市文化路航天商务大厦，生产厂区位于黄河之滨、中原福地的平原新区，占地37.5亩，规划生产车间面积12000平方米。亚兴公司是研发制造、生产销售各种型号矿用刮板运输机配件及各行业所需的精锻件的主要骨干企业和供货商。公司建有现代化生产基地，拥有高、中级技术人员20多名和模具制造、锻造、机加工、热处理、装配等标准化生产单元;拥有**业中的电动螺旋2500吨、1600吨、1000吨压力机和1250kw、750kw、500kw中频感应透热炉三条生产线，台式电阻炉热处理生产线三条，加工中心、数控机床10余台及光电线切割机、数控锯床、钻床、拉床、预处理喷丸机、产品检测仪等设备，年生产能力**万吨。主营产品：各类刮板、E型螺栓、哑铃销、驱动链轮、横梁、齿轮、链条等几十种矿用机械配件、上百种型号，同时还生产加工综合机械锻造配件等。全部产品严格按照国家和行业标准研发设计、生产制造，并荣获郑州市“重质量守信用良好单位”称号等，2004年通过国家矿用产品安全标志检验证书，2009年通过了ISO9001：2000**质量体系认证，2011年国家工商总局颁发了“YX亚兴”注册商标认证。