第三章 汽车零件修复方法

第三章汽车零件修复方法第一节汽车零件修复方法简介一、汽车零件修复方法分类科学技术的发展为汽车零件的修复提供了多种可供选择的修复方法，这些修复方法是根据修复零件的缺陷特性进行分类的，各自具有一定的特点和适用范围。磨损零件的修复方法基本上可分为两类：1)对已磨损零件进行机械加工，使其恢复正确的几何形状和配合特性，并获得新的几何尺寸。2)利用堆焊、喷涂、电镀和化学镀等方法对零件的磨损部位进行增补，或采用胀大(缩小)镦粗等压力加工方法增大(或缩小)磨损部位的尺寸，然后再进行机械加工，恢复其名义尺寸、几何形状及规定的表面粗糙度。变形零件的修复可采用压力校正法和火焰校正法。零件上的裂缝、破损等损伤缺陷，可采用焊接、钎焊、钳工机械加工法或粘结修复法等。二、汽车零件修理特点1)批量小。2)余最小，精度难以保证。3)工件硬度高。4)加工基准损伤，定位困难。汽车零件修理中应注意的几个问题：1)定位基准与加工精度2)轴类零件的圆角3)修复零件的表面粗糙发——影响耐磨性、过盈量、疲劳强度以及抗腐蚀性三、机械加工修复法机械加工修复法是零件修复中最常用的修复方法，汽车上许多重要零件都足利用机械加一的方法修复。机械加工修复法包括修理尺寸法、附加零件修理法、零件的局部更换修理法以及转向和翻转修理法。1．修理尺寸法修理尺寸法是修复配合副零件磨损的一种方法。它是将待修配合副中的一个零件利用机械加工的方法恢复其正确的几何形状并获得新的尺寸(修理尺寸)，然后选配具有相应尺寸的另一配合件与之相配，以恢复配合性质的一种修理方法。2.附加零件修理法附加零件修理法(也称镶套修理法)足通过机械加工方法将磨损部分切去，恢复零件磨损部位的几何形状，然后加工一个套并采用过盈配合的方法将其镶在被切去的部位，以代替零件磨损或损伤的部分，恢复到基本尺寸的一种修复方法。例:对于轴的轴颈端磨损，若结构和强度允许，可将轴颈上压入特制的轴套，如图所示，并加工至需要的尺寸和精度。轴套与轴颈应采用过盈配合，为防止松动也可在套的配合端面点焊或沿整个截面焊接。3．零件的局部更换修理法局部更换法就是将零件需要修理(磨损或损坏)的部分切除，重制这部分零件，再用焊接或螺纹联接的方法将新换上的部分与零件基体连在一起，经最后加工恢复零件原有性能的方法。这种修理方法常用于修复半轴、变速器第一轴或第二轴齿轮、变速器盖及轮毂等。零件的局部更换法可获得较高的修理质量，节约贵重金属，但修复工艺较复杂。4．转向和翻转修理法转向和翻转修理法是将零件的磨损或损坏部分翻转一定角度，利用零件未磨损部位恢复零件工作能力的一种修复方法。转向和翻转修理法常用来修复磨损的键槽、螺栓孔和飞轮齿圈等。例：转向和翻转修理法常用来修复磨损的键槽、螺栓孔和飞轮齿圈等。转向修理法修复磨损的键槽和螺栓孔的实例如图3一4所示。翻转修理法修复的典型实例是飞轮齿圈。飞轮齿圈啮人部位磨损严重时，将齿圈压出翻转180度后再将齿圈压入飞轮，以利用其未磨损部位工作。四、焊接修复法焊接修复法修复零件是借助于电弧或气体火焰产生的热量，将基体金属及焊丝金属熔化和熔合，使焊丝金属填补在零件上，以填补零件的磨损和恢复零件的完整。焊接根据使用的热源不同分为气焊和电焊。电焊根据熔剂层的不同又可分为焊条电弧焊、振动堆焊；堆焊又可分为二氧化碳气体保护焊、埋弧堆焊、电脉冲堆焊、等离子堆焊。下面介绍几种典型的焊接方法：1．气焊(1)气焊的特点及应用范围气焊火焰热量较电焊分散，工件受热变形大，生产率较低，但火焰对熔池压力及输入量可控制，熔池冷却速度慢，焊缝形状、尺寸和焊透程度易控制，能做到使焊缝金属与基材相近似，同时，由于设备简单，不受电源限制，方便灵活，所以用途较广。气焊主要适用于碳钢、合金薄钣件的焊接，还可用于有色金属和铸铁的焊补。(2)气焊焊接方法“加热减应焊”加热减应焊，又称对称加热法，即焊补时选定减应区进行加热，以减少焊补时的应力和变形。加热区的温度不得低于400℃，但不能超过750℃，以免引起相变。减热区应选在裂纹延伸的方向或在零件棱角、边缘强度较大处。减应区选定后要进行检验，当减应区加热到500～700℃时，零件上待焊补的裂纹如张开1～1.5mm，即说明合理；反之，裂纹紧闭则说明选择不当。(3)加热减应焊的焊接工艺1)焊前准备：当焊接部分厚度在6mm以上时，要开90度～120度的v形坡口，如图所示:如所焊部位厚度在15mm以上时，要开X形坡口。2)施焊要点：施焊火焰应用弱碳化焰或中性焰，加热区应用氧化焰，施焊方向应指向减应区。施焊时，先熔母材，再掺入焊丝，否则熔化不良，并随时用焊丝清除杂质，以防气孔和夹渣产生。施焊时应一次焊完，避免反复加热而造成应力过大。施焊焊条应选QHT1l和QHT2。(4)加热减应焊的应用发动机缸体的裂纹、气门座孔内的裂纹、曲轴箱内的裂纹、气缸体上平面裂纹，以及变速器壳体均可采用加热减应焊。2．焊条电弧焊焊条电弧焊是利用普通电弧作为热源，以焊条为填充金属材料，采用手工操纵焊条进行焊接的方法。(1)焊条电弧焊的特点及适用范围焊条电弧焊具有设备简单、操纵方便、连接强度高、施焊速度快、生产率高、零件变形小等优点，广泛应用于碳钢、合金钢及铸铁等金属材料不同厚度、不同位置的焊接，在汽车修理中主要用来修复裂纹、破裂和折断等。(2)焊条电弧焊工艺1)对于较大的零件应进行预热和焊后保温，以减小焊接应力和防止裂纹的产生。2)当母材的材质较差时，为了防止焊接时裂纹延伸和提高焊补强度，在裂纹两侧钻止裂孔。止裂孔的直径根据板厚来确定，一般为3～5mm。对于裂纹较深的工件，为了保证焊条金属与基体金属很好的结合，增加焊补强度，在工件裂纹处开坡口，可以全部和部分地除去裂纹，其坡口的形状如图所示。3)施焊时要采取分段、分层、锤击，以减少焊接应力和变形，并限制母材金属成分对焊缝的影响。采用分段焊是为了减少焊接应力和变形，如图所示。当工件较厚时，要采用分层焊，如图所示。采用分层焊不但可用较细的焊条，从而使用较小的电流，而且后焊的一层对先焊的一层有退火软化作用，可改善焊缝的力学性能，还可改用低碳钢焊条填满坡口，节约贵重焊条。4)零件焊完后，应检查有无气孔、裂纹，焊缝是否致密、牢固，如有缺陷，应采取必要的补救措施。3.振动堆焊振动堆焊是焊丝以一定的频率和振幅振动的脉冲电弧焊，是机械零件修复中广泛应用的一种自动堆焊方法，其实质是在焊丝送进的同时，按一定频率振动，造成焊丝与工件周期地起弧和断弧，单弧使焊丝在较低电压(12～20V)下熔化，并稳定均匀地堆焊到工件表面。其主要特点足堆焊层厚，结合强度高，工件受热变形小，常用于修复一些轴类零件。嘿呵，绝对不是我的作品！五、其他修复法(一)喷涂金属喷涂是用高速气流将被热源熔化的金属(丝材、棒材或粉未)雾化成细小的金属颗粒，以很高的速度喷敷到已准备好的零件表面上。根据熔化金属所用热源的不同，喷涂可分为电喷涂、气体火焰喷涂、高频电喷涂、等离子喷涂以及爆炸喷涂等。1．气体火焰喷涂设备气体火焰喷涂又称氧一乙炔喷涂，所用设备主要由喷涂枪、氧气瓶和乙炔发牛器等组成。2．喷涂粉末在喷涂粉末中，可分为打底粉末(或称过渡层)和工作粉未两类。打底粉末是以某一种(或多种)材料为核心，在核心外面包复一层(或多层)另一种材料的复合粉末。目前应用最广“的复合粉末是镍包铝复合粉末，工作粉末采用的是自熔性合金粉末。(1)打底粉末喷涂根据喷涂粉末的不同，喷涂层可具有耐磨、耐腐蚀、耐热等多种性能，但由于涂层与基体的结合强度较低(0.2MPa)，从而限制了它的使用。为了提高喷涂层的结合强度，研制了打底粉末。常见的镍包铝粉末有80Ni20Al、90Ni10Al和95Ni5Al三种，它们的结合强度可达0.35～0.5MPa，从而保证了涂层与基体材料的良好结合。(2)工作粉末基层表面喷以打底粉末后，形成一个适性的表面层，然后再喷以工作粉未，就可获得一定的结合强度。为了适应工件不同工作的要求，设计了具有不同性能的工作粉末，按合金粉中粉末基本元素的组成及合金含量，熔合金粉末主要有以下几种：1)镍基合金粉，又称镍铬硼硅系合金。其中含有一定的铁和碳。2)铁基合金粉，又称铁镍硼硅系合金。属于此类合金粉的还有铁铬镍硼硅系及铁铬碳硼系等多种。3)钴基合金粉，又称钻铬钨硼系合金。3．喷涂工艺喷涂工艺过程包括喷涂前丁件表面的准备、喷涂(喷打底层和工作层)和喷后处理及加工。(1)工件表面的准备喷涂前工件表面的准备是喷涂成败的关键，通过表面准备使待喷涂表面绝对干净，并形成一定粗糙度，才能保证涂层与工件的结合强度。1)去油污和锈层：用有机溶剂、蒸汽或碱水除油，并用砂布除锈。对各种铸件，往往油污渗透较深，还需用火焰多次烘烤直到油污彻底清除为止。2)表面加工：其主要目的是除去表面的变性层，消除不均匀磨损，并获得一定表面粗糙度的下净表面。零件表面的粗糙处理一般采用车螺纹、镍拉毛和喷砂等。由于车螺纹和镍拉毛会降低零件的抗疲劳性能，因此对于曲轴之类要求抗疲劳性能比较高的工件，须采用喷砂处理。3)预热：预热可以去掉待喷表面的水分，降低涂层与一件的温差，从而减少涂层的应力积累，改善微扩散焊接条件，提高结合强度；但因受到工件表面氧化的限制，预热温度不宜过高，一般在100～200度。4)键槽、油孔处理：当喷涂表面有键槽、油孔时，应用碳棒等堵塞，堵塞物应稍高于涂层厚度。(2)喷涂1)喷打底层：在已经过特殊处理并预热好的工件表面上，均匀地喷上一层镍包铝粉末，作为打底层，厚约0.1mm即可。根据经验，只需将原工件上的金属光泽盖上即可。喷涂火焰以采用中性焰为宜，喷涂距离要根据火焰功率大小来决定，一般以火焰喷向工件末端受压变弯20～30mm为合适，此日寸距离约为18～200mm，这个距离可获得粉末温度、飞行速度及沉积效率间的较好配合。2)喷工作层:工作层应满足工件使用要求，轴类零件一般应在车床上喷涂，这样可保证涂层厚度均匀，并减轻劳动强度。工件线速度应控制在20～30mm／s。火焰应选用中性焰。为了达到一定涂层厚度，喷工作粉末应来回多次喷涂，且总厚度不应超过2mm,太厚则结合强度会降低。3）喷后处理及加工由于涂层性质脆硬，结合强度较低，又需保持涂层表面的多孔性，因此在选择加工方法、切削工具及加工规范时必须考虑此特点，以防止涂层加工时崩落、脱层和表面空隙被堵赛。目前车削常采用YG6或YG8硬质合金刀头，车削速度约为20~40mm/min。对于精度及表面粗糙要求高的零件，如曲轴等，须采用磨削加工时，磨削一般用粒度46或60，硬度为L或K的碳化硅砂轮、磨削深度约为0.01~0.05mm。4．涂层性质涂层性质与很多因素有关，如粉末材料、喷涂工具、喷涂工艺等，尤其是所选用的材料不同，其性能各异。(1)硬度涂层的组织是在软基体上弥散分布着硬质相，并含有12%的气孔，其硬度值主要取决于所选用的喷涂材料，用显微硬度计测定的粉313涂层的显微硬度为:基体约为480HM、硬质相约为1200HM.(2)耐磨性涂层的耐磨性优于新件和其他修复层，这是由涂层组织决定的。涂层这种软硬相兼得结构能保证摩擦面最小的磨损系数，并能保持润滑油；此外，涂层中气孔的存在，有助于在磨损表面上形成油膜，起到减磨储油作用。但是在磨合期或干磨时磨损较快，且磨下的颗粒易堵塞油道而烧瓦，因此必须引起重视。(3)涂层与基材的结合强度涂层与基材的结合主要靠机械结合，因此结合强度较低，电喷涂只有0.2MPa，氧乙炔焰喷涂可达0.4MPa以上，如工件表面有水、油、锈等，则结合强度更低。(4)疲劳强度喷涂对零件疲劳强度的影响比其他修复法笑，一方面是因为喷涂前表面加工量小；另一方面是由于喷涂时基体没有熔化，基材损伤小。（二）喷焊1．喷焊的特性喷焊是用高速气流将氧——乙炔火焰加热熔化的自融合金粉末喷涂到准备好的零件表面上，并经再次重熔处理形成一层薄而平整呈焊合状态的表面层——喷焊层。它可使工件表面具有耐磨、耐蚀、耐热及抗氧化的特殊性能。它与喷涂工艺相似，但可达到堆焊的效果。一般喷涂的缺点是涂层与工