机械零件的修复技术

第16章机械零件的修复技术16.1零件的清洗16.2零件的检验16.3零件的修复原则及修复方法16.4钳工和机械加工修复16.5焊接修复16.6电镀修复16.7粘结修复16.8典型零部件的修复16.1零件的清洗16.1.1清除油污常用的除油清洗剂有：有机溶剂、碱性溶液和化学清洗剂等。(1)有机溶剂有机溶剂可以溶解各类油脂污物，不损伤金属，清洗效果好，使用方便，但成本较高。(2)碱性溶液碱性溶液是利用油脂遇碱皂化后易溶于水的原理，来降低油污与金属表面的结合力。1)氢氧化钠(0.5%～1%)、碳酸钠(5%～10%)、水玻璃(3%～4%)、水(余量)。2)氢氧化钠(1%～2%)、碳酸钠(5%～8%)、水(余量)。3)磷酸三钠(5%～8%)、磷酸氢二钠(2%～3%)、水玻璃(5%～6%)、烷基苯磺酸钠(0.5～1%)、水(余量)。16.1零件的清洗4)油酸三乙醇胺(3%)、苯甲酸钠(0.5%)、十二烷基硫酸钠(0.5%～1%)、水(余量)。(3)化学清洗剂。16.1.2清洗水垢机械设备的冷却系统由于长期使用硬水或含杂质较多的水，在冷却器及管道内壁上沉积了一层黄白色的水垢。水垢使水管截面缩小、热导率降低，严重影响冷却效果，影响冷却系统的正常工作，必须定期清除。(1)磷酸盐除垢以碳酸钙和硫酸钙为主要成分的水垢，可用3%～5%的磷酸三钠溶液清洗。(2)盐酸除垢以碳酸钙和硫酸镁为主要成分的水垢，可用2.5%盐酸溶液清洗。16.1零件的清洗(3)碱溶液除垢1)铸铁材料，用氢氧化钠750g、煤油150g加水10L的比例配成溶液清洗。2)铝制材料，用硅酸钠15g、软肥皂2g加水1L的比例配成溶剂清洗。3)钢制材料，溶液浓度可大些，约10%～15%的氢氧化钠配成溶剂清洗。4)非铁金属材料，溶液浓度应小些，约2%～3%的氢氧化钠配成溶剂清洗。16.1零件的清洗16.1.3清除积炭积炭是由于燃料燃烧不完全，在高温下形成的复杂混合物，一般由胶质、沥青质、油焦质和炭质等组成。积炭常存在于发动机、空气压缩机等某些工作温度较高的零部件上，会影响散热效果，恶化传热条件，导致零件过热，甚至产生裂纹，必须及时清除。(1)机械清除法1)用金属丝刷或刮刀清除。2)用压缩空气吹送干燥且碾碎的桃、李、杏的核及核桃的硬壳冲击有积炭的零件表面，破坏积炭层而达到清除目的。(2)化学清除法对精加工零件的表面，不能采用机械清除法，可采用化学清除法。16.1零件的清洗16.1.4除锈锈层是金属与空气中氧、水分及酸性物质接触腐蚀后，在其表面生成的氧化混合物，主要有FeO、Fe3O4、Fe2O3等，也常称为铁锈。它会加速零件的腐蚀损坏，必须设法去除。除锈的主要方法有：机械法、化学酸洗法和电化学酸蚀法。(1)机械法机械法是利用机械磨削加工方法来清除零件表面锈层，常用的有刷、磨、抛光、喷砂等。(2)化学酸洗法利用锈蚀氧化物和酸的化学作用，生成溶于水的铁或亚铁的酸盐物，使锈蚀层从金属表面脱掉的方法，称为化学酸洗法。(3)电化学酸蚀法电化学酸蚀法是将零件在电解液中通以直流电，通过化学反应达到除锈的目的。16.1零件的清洗零件外露表面为了防锈往往涂有油漆。工作一定时间后，因表面受损、漆层老化或其他原因的过早损坏，需要清除旧的漆层，以便喷涂新漆。清除旧漆层的方法有机械清除法和化学清除法两种。(1)机械清除法用砂纸打磨、铲除、钢丝刷刷除等方法，也可采用效率较高的喷砂清除法。(2)化学清除法将有机溶剂、碱性溶液等退漆剂，涂刷在零件的漆层上，使之溶解软化，再借助工具去除漆层。16.2零件的检验16.2.1零件的检验内容(1)几何精度几何精度的检验包括检测尺寸精度和形状、位置精度。(2)表面质量表面质量的检验包括表面粗糙度、表面擦伤、磨损、腐蚀、裂纹等的检验。(3)力学性能力学性能的检验主要指硬度的检测，其他指标如应力状态、平衡状态、弹性、刚度、振动等，可根据需要适当进行检测。(4)隐蔽缺陷包括对使用过程中产生的微观裂纹及制造过程中出现的内部夹渣、气孔、疏松、空洞等缺陷的检测。(5)材料性质包括材料成分、含碳量、合金含量及材料均匀性等检测。16.2零件的检验16.2.2零件的检验方法(1)感觉检验法检测人员凭借眼测、耳听、触觉等直观感觉和经验鉴别零件的技术状况。(2)仪器检验法利用各种检测工具(如卡钳、钢直尺、游标卡尺、外径千分尺、百分表、塞规、齿轮规等)和专用仪器(如硬度测量仪、强度试验机等)检测零件的技术状况。(3)物理检验法物理检验法是利用一些仪器和工具通过电、磁、光、声、热等物理量穿过零部件时引起的变化，来测定零部件技术状况的一种方法。1)磁力法：磁力法是利用磁力线通过铁磁性材料时所表现出来的情况，来判断零件内部有无裂纹、空洞、组织不均匀等缺陷，又称为磁力探伤。16.2零件的检验图16-1磁力线探伤原理2)渗透法：对于奥氏体不锈钢，铜、铝及其合金等无磁性材料的表面缺陷，可采用荧光剂或着色剂进行渗透探伤。16.2零件的检验图16-2超声波探伤原理3)超声波法：如图16-2所示，把脉冲振荡器发射的电压加到探头的晶片上，使之振动后产生超声波，并以一定的速度通过零件传播，当遇到缺陷和底面时产生反射，被探头接受，16.2零件的检验通过高频放大、检波，在荧光屏上显示出来。4)射线法：射线法是检验零件内部深处缺陷的一种准确而又可靠的方法，被大量地用于重要零件的检验。16.3零件的修复原则及修复方法16.3.1零件的修复原则零件修复应从经济、质量和时间等方面综合考虑，其修复原则如下：1)修复费用应低于新件制造成本，即2)修复工艺选择应满足零件的修复要求。3)修复后能保持零件原有技术要求。4)修复后不影响零件的使用寿命和性能。16.3.2零件的修复方法零件的修复工艺和方法很多，目前生产中常用的零件修复方法详见表16⁃1。16.3零件的修复原则及修复方法表16-1常用的零件修复方法16.3零件的修复原则及修复方法表16-1常用的零件修复方法16.4钳工和机械加工修复16.4.1钳工修复(1)铰孔铰孔是利用铰刀对零件进行精密加工和修整性加工，以获得较高的尺寸精度和较小的表面粗糙度值。(2)研磨研磨是用研磨工具，加入研磨剂，磨去零件表面上一层极薄的金属层，以获得较高的加工精度和较小的表面粗糙度值。(3)刮研刮研是利用刮刀从零件表面上刮去很薄的金属，再涂色或与配合件进行配合检验的反复加工过程，以获得较高的表面精度和接触精度。(4)钳工修补1)键槽。2)螺纹孔。16.4.2机械修复16.4钳工和机械加工修复1.局部更换法局部更换法是指仅更换零件上损坏部分的修理方法。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、焊接或粘接的方法固定在原来的零件上，使零件得以修复。图16⁃3a所示为将双联齿轮中磨损严重的小齿轮轮齿切去，重制一个小齿圈，用键联结，并用骑缝螺钉固定的局部更换。图16⁃3b所示为在保留的轮毂上，铆接重制的齿圈的局部更换。图16⁃3c所示为局部更换牙嵌式离合器并以粘接法固定的局部更换。图16-3局部更换法16.4钳工和机械加工修复2.换位法有些零件由于使用的特点，经常产生单边磨损，或磨损有明显的方向性，对称的另一边磨损较小。如果结构允许，在不具备彻底对零件进行修复的条件下，可以利用零件未磨损的一边，将它换一个方向安装即可继续使用，这种方法称换位法。例如，主、从传动圆柱直齿齿轮，轮齿出现磨损不均时，采用翻转180°安装或换移啮合轮齿的方法，均可起到延长齿轮使用寿命的目的。3.镶补法镶补法是在零件磨损或断裂处补以加强板或镶装套等，使其恢复使用的一种修复方法。对于中小型零件，此方法操作简单，适用广泛。16.4钳工和机械加工修复图16-4铸铁裂纹用加固法修复16.4钳工和机械加工修复4.金属扣合法对于不易焊补的钢件和不允许有较大变形的铸件，在发生裂纹或断裂时，可用金属扣合法修复。金属扣合法主要有以下几种类型：(1)强固扣合图16-5波形键16.4钳工和机械加工修复(2)强密扣合对承受高压的气缸或容器等有密封要求的零件，应采用强密扣合法，如图16-6所示。(3)加强扣合修复承受高载荷的厚壁零件，单纯使用波形键扣合不能保证其修复质量，而必须在垂直于裂纹或折断面上镶入钢制的砖形加强件来承受载荷，如图16-7所示。图16-6强密扣合法16.4钳工和机械加工修复图16-7加强扣合法1—加强件2—缀缝栓3—波形键16.4钳工和机械加工修复(4)热扣合利用金属热胀冷缩的原理，将具有一定形状的扣合件加热后，放入零件损坏处(加工好的与扣合件形状相同)的凹槽中。5.调整法利用增减垫片或调整螺钉的方法来弥补因零件磨损而引起的配合间隙增大，它是维修常用的方法。6.修理尺寸法在失效零件的修复中，不考虑原来的设计尺寸，采用切削加工和其他加工方法恢复零件的形状精度、位置精度、表面粗糙度和其他技术条件，从而获得一个新尺寸，该尺寸称为修理尺寸。与此相配合的零件则按修理尺寸制作新件或修复，这种方法称为修理尺寸法。这种方法常见于轴颈、轴上键槽等零件的修复。16.4钳工和机械加工修复7.压力加工压力加工修复是利用外力的作用使金属产生塑性变形，以补偿磨损掉的金属，恢复零件原来的尺寸和形状。常见的方法有镦粗、扩径、压挤、延伸、滚压、校正等。16.5焊接修复16.5.1焊补1.铸铁件的焊补铸铁件大多为机器设备的基础件，形状复杂，制造周期长，尺寸精度要求和形状精度要求较高，使用中损坏时没有备件更换，大部分是通过焊接的方法修复。(1)铸铁件的特点铸铁强度低，塑性差，可焊接性差，碳含量高，较脆，焊后易出现白口组织，残余变形和应力较大。(2)铸铁件的破损铸铁件常见破损形式有磨损、裂纹、断残、气孔等。(3)修复工艺1)找出裂源，在裂纹两端前3~5mm处钻止裂孔。2)开坡口。16.5焊接修复2.钢件的焊补3)较深坡口的焊接，应先进行盖面焊，然后进行分散退步短段多层焊或分散断续焊。图16-8坡口形式a)单面坡口b)双面坡口c)薄壁件坡口表16-2坡口尺寸16.5焊接修复图16-9深坡口的分散退步短段多层焊法16.5焊接修复钢件进行焊补主要是为修复裂纹和补偿磨损尺寸。由于钢的种类繁多，所含各元素在焊补时都会发生一定的改变，因此焊接性差别会很大。其中以含碳量的变化影响最为显著。(1)低碳钢含碳量低的材料，焊接性能良好，不需要采取特殊的工艺措施。(2)中碳钢中碳钢焊补时容易产生裂纹，其主要原因是在焊缝中碳和硫的含量偏高。(3)高碳钢由于含碳量更高，焊接硬化和裂纹倾向更大，高碳钢焊接性更差，必须进行预热，且温度不低于350℃，焊后要进行热处理。16.5焊接修复3.非铁金属焊补常用的非铁金属有铜及铜合金、铝及铝合金等。因它们的导热性能高，线膨胀系数大、熔点低，高温状态下脆性较大、强度低，很容易被氧化，所以焊接性差，焊补比较复杂和困难。(1)铜及铜合金铜易被氧化，生成氧化铜，使焊缝的塑性降低，产生裂纹；铜在液态状态下能溶解大量氧气，冷却后，在焊缝熔合区形成气孔；铜焊补温度高，焊件易产生变形，内应力大。(2)铝及铝合金铝比铜更易被氧化，生成氧化铝薄膜，其熔点很高，焊补时很难熔化，易造成焊缝金属夹渣；铝的吸气性好，易产生气孔；导热性好，热胀冷缩严重，易产生变形；铝合金在高温下强度很低，焊补时易引起塌落和焊穿现象。16.5焊接修复16.5.2堆焊堆焊是用于修复零件表面的一种特殊焊接工艺方法。在零件表面上堆敷一层金属，弥补基体因磨损而导致尺寸或形状的变化，或赋予零件表面一定的特殊性能，比新件更耐磨、耐蚀，使用寿命更长。常用的堆焊方法分为手工电弧焊堆焊和自动堆焊。自动堆焊又有埋弧堆焊、振动堆焊、等离子堆焊和电渣堆焊等。(1)手工电弧焊堆焊手工电弧焊堆焊是利用电弧或氧乙炔火焰产生的热量熔化零件的基体金属和焊条，采用手工操作进行堆焊的方法。(2)自动堆焊自动堆焊与手工电弧焊堆焊的主要区别是，引燃电弧、焊丝送进、焊炬和零件的相对移动等全部由机械自动进行，克服了手工电弧焊堆焊生产率低、劳动强度大等主要缺点。(3)埋弧堆焊埋弧堆焊目前应用较广。16.5焊接修复图16-10埋弧堆焊