第3章机械零件的修复技术

第3章机械零件的修复技术第二节机械修复法二、镶加零件修复法•配合零件磨损后，在结构和强度允许的条件下，增加一个零件来补偿由于磨损及修复而去掉的部分，以恢复原有零件精度，这样的方法称为镶加零件修复法。常用的有扩孔镶套、加垫等方法。二、镶加零件修复法•图示为在零件裂纹附近局部镶加补强板，一般采用钢板加强，螺栓联接。脆性材料裂纹应钻止裂孔，通常在裂纹末端钻直径为Φ3~Φ6mm的孔。二、镶加零件修复法•图示为镶套修复法。对损坏的孔，可镗孔镶套，孔尺寸应镗大，保证套有足够强度，套的外径应保证与孔有适当过盈量，套的内径可事先按照轴径配合要求加工好，也可留有加工余量，镶入后再加工至要求的尺寸。二、镶加零件修复法•对损坏的螺纹孔可将旧螺纹扩大，再切削螺纹，然后加工一个内外均有螺纹的螺纹套拧入螺孔中，螺纹套内螺纹即可恢复原尺寸。对损坏的轴径也可用镶套修复法修复。二、镶加零件修复法•在车床上，丝杠、光杠、操纵杠与支架配合的孔磨损后，可将支架上的孔镗大，然后压入轴套。轴套磨损后可再进行更换。•汽车发动机的整体式气缸，磨损到极限尺寸后，一般都采用镶加零件修复法修理。•箱体零件的轴承座孔，磨损超过极限尺寸时，也可以将孔镗大，用镶加一个铸铁或低碳钢套的方法进行修理。二、镶加零件修复法•图示为机床导轨的凹坑，可采用镶加铸铁塞的方法进行修理。先在凹坑处钻孔、绞孔，然后制作铸铁塞，该塞子应能与绞出的孔过盈配合。将塞子压入孔后，再进行导轨精加工。如果塞子与孔配合良好，则加工后的结合面非常光整平滑。二、镶加零件修复法•严重磨损的机床导轨，可采用镶加淬火钢导轨镶块的方法进行修复。二、镶加零件修复法•应用这种修复方法时应注意：镶加零件的材料和热处理，一般应与基体零件相同，必要时选用比基体性能更好的材料。•为了防止松动，镶加零件与基体零件配合要有适当的过盈量，必要时可采用在端部加胶粘剂、止动销、紧定螺钉、骑缝螺钉或点焊固定等方法定位。三、局部修换法•有些零件在使用过程中，往往各部位的磨损量不均匀，有时只有某个部位磨损严重，而其余部位尚好或磨损轻微。在这种情况下，如果零件结构允许，可将磨损严重的部位切除，将这部分重制新件，用机械连接、焊接或胶粘的方法固定在原来的零件上，使零件得以修复，这种方法为局部修换法。三、局部修换法•图a）示将双联齿轮中磨损严重的小齿轮的轮齿切去，重制一个小齿圈，用键联接，并用骑缝螺钉固定；•图b）为在保留的轮彀上，铆接重制的齿圈；•图c）为局部修换牙嵌式离合器以胶粘法固定。五、换位修复法•有些零件局部磨损可采用掉头转向的方法，如长丝杠局部磨损后可掉头使用；单向传力齿轮翻转180°，可将它换一个方向安装后利用未磨损面继续使用。但必须结构对称或稍微加工即可实现时才能进行调头转向。五、换位修复法•图示为轴上键槽重新开制新槽。五、换位修复法•图示为联接螺孔也可以转过一个角度，在旧孔之间重新钻孔。第三节焊接修复法一、钢制零件的焊修•一般而言，钢中含碳量越高，合金元素种类和数量越多，可焊性就越差。•一般低碳钢、中碳钢、低合金钢均有良好可焊性，焊修这些钢制零件时，主要考虑焊修时的受热变形问题。二、铸铁零件的焊修•铸铁在机械设备中的应用非常广泛。•灰口铸铁（HT）主要用于制作各种支座、壳体等基础件；•球墨铸铁（QT）已在部分零件中取代铸钢而获得应用。二、铸铁零件的焊修•铸铁可焊性差，存在以下问题：•1）铸铁含碳量高，焊接时易产生白口（断口呈亮白色），既脆又硬，焊后不仅加工困难，而其容易产生裂纹；铸铁中磷、硫含量较高，也给焊接带来一定困难。•2）焊接时，焊缝易产生气孔或咬边。•3）铸铁零件原有气孔、砂眼、缩松等缺陷也易造成焊接缺陷。•4）焊接时，如果工艺措施和保护方法不当，也易造成铸铁零件其他部位变形过大或电弧划伤而使工件报废。•采用焊修法最主要的还是要提高焊缝和熔合区的可切削性，提高焊补处的防裂性能、防渗透性能和提高接头的强度。二、铸铁零件的焊修二、铸铁零件的焊修•某钢板对接焊缝X射线照相底片V型坡口，手工电弧焊，未焊透二、铸铁零件的焊修•某钢板对接焊缝X射线照相底片V型坡口，手工电弧焊，密集气孔二、铸铁零件的焊修•W18Cr4V（高速工具钢）-45钢棒对接电阻焊缝中的夹渣断口照片二、铸铁零件的焊修•钢板对接焊缝X射线照相底片V型坡口，手工电弧焊，局部夹渣二、铸铁零件的焊修•钢板对接焊缝X射线照相底片V型坡口，手工电弧焊，两侧线状夹渣二、铸铁零件的焊修•钢板对接焊缝X射线照相底片V型坡口，钨极氩弧焊打底+手工电弧焊，夹钨。二、铸铁零件的焊修•对接焊缝上的纵向表面裂纹与外咬边的荧光磁粉检测显示照片（照片来源：日本EISHINKAGAKUCO.,LTD）二、铸铁零件的焊修•合金钢板对接焊缝X射线照相底片V型坡口，气体保护焊-钨极氩弧焊，横裂纹二、铸铁零件的焊修•厚度14mm低合金钢板对接焊缝X射线照相底片，X型坡口，自动焊，纵向裂缝（照片来源：《焊缝射线照相典型缺陷图谱》崔秀一张泽丰李伟编著）二、铸铁零件的焊修•钢板对接焊缝X射线照相底片V型坡口，手工电弧焊，外部咬边。二、铸铁零件的焊修•钢板对接焊缝X射线照相底片V型坡口，手工电弧焊，内部咬边。二、铸铁零件的焊修•参考文献：•常见的焊接缺陷•二、铸铁零件的焊修•1．焊接分类：•（1）热焊法•（2）冷焊法•（3）加热感应区补焊法二、铸铁零件的焊修•（1）热焊法•铸铁热焊是焊前将工件高温预热，焊后再加热、保温、缓冷。•用气焊或电焊效果均好，焊后易加工，焊缝强度高、耐水压、密封性能好，尤其适用于铸铁零件毛坯缺陷的修复。但由于成本高、能耗大、工艺复杂、劳动条件差，因而应用受到限制。二、铸铁零件的焊修•（2）冷焊法•铸铁冷焊是在常温或局部低温预热状态下进行的，具有成本低、生产率高、焊后变形小、劳动条件好等优点，因此得到广泛的应用。缺点是易产生白口河裂纹，对工人的操作技术要求高。二、铸铁零件的焊修•（3）加热感应区补焊法•选择零件的适当部位进行加热使之膨胀，然后对零件的损坏处补焊，以减少焊接应力与变形，这个部位就称为减应区，这种方法就称为加热减应区补焊法。、•加热感应区补焊法的关键在于正确选择减应区。减应区加热或冷却不应影响焊缝的膨胀和收缩，它应选在零件棱角、边缘和加强肋等强度较高的部位。二、铸铁零件的焊修二、铸铁零件的焊修手工电弧焊二、铸铁零件的焊修•为了提高焊修可靠性，可拧入螺栓以加强焊缝，如图所示。齿轮轮齿的焊接修复螺栓孔缺口的焊补二、铸铁零件的焊修•加强板的焊接，先用锥销或螺栓销固定，再焊牢固。四、钎焊修复法•钎焊•硬钎焊：用熔点高于450℃的钎料进行钎焊称为硬钎焊，如铜焊、银焊等。硬钎料还有铝、锰、钼等及其合金。•软钎焊：用熔点低于450℃的钎料进行钎焊，也称为低温钎焊，如锡焊等。软钎料还有铅、铋、镉、锌等及其合金。四、钎焊修复法第四节热喷涂修复法一、热喷涂的分类及特点•热喷涂,就是利用某种热源,如电弧、等离子弧、燃烧火焰等将粉末状或丝状的金属和非金属涂层材料加热到熔融或半熔融状态,然后借助焰流本身的动力或外加的高速气流雾化并以一定的速度喷射到经过预处理的基体材料表面,与基体材料结合而形成具有各种功能的表面覆盖涂层的一种技术。一、热喷涂的分类及特点一、热喷涂的分类及特点船舶大轴轴承位热喷涂修复现场一、热喷涂的分类及特点•热喷涂技术的特点如下：•1）适用材料广，喷涂材料广。喷涂和基体的材料可以是金属、合金，也可以是非金属。•2）涂层的厚度不受严格限制，可以从几十微米到几毫米。而且涂层组织多孔，易存油，润滑性和耐磨性都较好。•3）喷涂时工件表面温度低（一般为70~80℃），不会引起零件变形和金相组织改变。一、热喷涂的分类及特点•4）可赋予零件以某些特殊的表面性能，达到节约贵重材料、提高产品质量、满足多种工程技术和高新技术的需要。如可以把韧性好的金属材料和硬而脆的陶瓷材料复合，从而得到新的表面复合材料。•5）设备不太复杂，工艺简便，可在现场作业。•6）对失效零件修复的成本低、周期短、生产效率高。一、热喷涂的分类及特点第五节电镀修复法一、镀铬•1．镀铬层的特点•硬度高（800~1000HV，高于渗碳钢、渗氮钢）；•摩擦因数小（为钢和铸铁的50%）；•耐磨性高（高于无镀铬层得2~50倍）；•导热率比钢和铸铁约高40%；•具有较高的化学稳定性，能长时间保持光泽，抗腐蚀性强；•镀铝层与基体金属有很高的结合强度。一、镀铬•镀铬层得主要缺点：•性脆，它只能承受均匀分布的载荷，受冲击易破裂；•随着镀铬层厚度增加，镀层强度、疲劳强度也随之降低。一、镀铬一、镀铬•镀铬有两种的，一种是装饰铬，一种是硬铬。•镀硬铬是比较好的一种增加表面硬度的方法，但是它的优缺点很多，所以好多情况下都没采用。优点一，表面光洁度好；•优点二，不会生锈，一点锈斑都不会有；•三，镀的过程中原零件变形小；•四，如果零件尺寸不到位，可以通过加几丝铬来达到尺寸（如修补，当然了，这是优点，也是个缺点，所以要镀铬的零件都要放余量了）；•优点五，表面比较美观。等等一、镀铬•缺点一，价格高，不光镀的费用高，而且镀后还要再加工；•缺点二，不适合表面比较复杂的零件；•缺点三，厚度太薄，一般只有0.05-0.15mm左右；•缺点四，对零件表面的光洁度要求比较高。镀硬铬一般采用比较多的是常在高温条件下使用的机械，如：模具等。•镀装饰铬顾名思义，主要目的就是为了表面光亮、外形美观、防锈等等。第六节胶接修复法一、胶粘工艺的特点•胶粘工艺的特点：•1）胶接力较强，可胶接各种金属或非金属材料，且可达到较高的强度要求。•2）胶粘工艺温度不高，不会引起基体金属金相组织的变化和热变性，不会产生裂纹等缺陷。因而可以粘补铸铁件、铝合金件和薄壁件、细小件等。•3）胶接时不破坏原件强度，不易产生局部应力集中。与铆、螺纹联接、焊接相比，减轻结构重量20%~25%，表面美观平整。一、胶粘工艺的特点•胶粘工艺的特点：•4）工艺简便，成本低，工期短，便于现场修复。•5）胶缝有密封、耐磨、耐腐蚀和绝缘等性能，有的还具有隔热、防潮、防振减振性能。两种金属间的胶层还可防止电化学腐蚀。一、胶粘工艺的特点•胶粘工艺的缺点：•不耐高温（一般只有150℃，最高300℃，无机胶除外）；抗冲击、抗剥离、抗老化的性能差；胶接强度不高（与焊接、铆接比）；胶接质量的检查较为困难。四、胶粘技术在设备维修中的应用Pg.85•1．机床导轨磨损的修复•机床导轨严重磨损后，通常在修理时需要经过刨削、磨削或刮研等修理工艺，但这样做会破坏机床原有的尺寸链。现在可以采用有机合成胶粘剂，将工程塑料薄板聚四氟乙烯板、1010尼龙板（PA1010）等胶粘在铸铁导轨上，这样可提高导轨的耐磨性，同时可以改善导轨的防爬行性和抗咬焊性。若机床导轨面出现拉伤、研伤等局部损伤，则可采用胶粘剂直接填补修复，如采用502瞬干胶加还原铁粉（或氧化铝粉、二硫化钼等）粘补导轨的研伤处。四、胶粘技术在设备维修中的应用聚四氟乙烯•一般称作“不粘涂层”，这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂。同时，聚四氟乙烯具有耐高温的特点，它的摩擦系数极低，所以可作润滑作用之余，亦成为了易洁镬和水管内层的理想涂料。四、胶粘技术在设备维修中的应用聚四氟乙烯四、胶粘技术在设备维修中的应用•聚四氟乙烯：•耐高温——使用工作温度达250℃。•耐低温——具有良好的机械韧性；即使温度下降到-196℃，也可保持5%的伸长率。•耐腐蚀——对大多数化学药品和溶剂，表现出惰性、能耐强酸强碱、水和各种有机溶剂。•耐气候——有塑料中最佳的老化寿命。•高润滑——是固体材料中摩擦系数最低者。•不粘附——是固体材料中最小的表面张力，不粘附任何物质。•无毒害——具有生理惰性，作为人工血管和脏器长期植入体内无不良反应。四、胶粘技术在设备维修中的应用四、胶粘技术在设备维修中的应用四、胶粘技术在设备维修中的应用第七节刮研修复法一、刮研技术的特点•刮研是利用刮刀、拖研工具、检测器具和显示剂，以手工