机械零件修复技术

机械零件修复技术机械零件修复技术•机电一体化，高速化，微电子化等特点一方面使设备更容易操作，另一方面却使得设备的维修与诊断更加困难。•机械零件的修复技术，目的在于给大家介绍一些生产维修中常用的修理技术。在实际修复中可在经济允许，条件具备，尽可能满足零件尺寸及性能的情况下，合理选用修复方法及工艺。第一节钳工修复法•钳工修复包括绞孔，研磨，刮研，钳工修补。绞孔是为了能提高零件的尺寸精度和减少表面粗糙度值，主要用来修复各种配合的孔，修复后其公差等级可达IT7--IT9，表面粗糙度值可达Ra3.2-0.8.•在工件上研掉一层极薄表面层的精加工方法叫研磨。可得到较高的尺寸精度和形位精度。用刮刀从工件表面刮去较高点，再用标准检具涂色检验的反复加工过程称为刮研。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，以手工操作的方式，边刮研加工，边研点测量，使工件达到规定的尺寸精度、几何精度和表面粗糙度等要求的一种精加工工艺。•不能刮研淬火的工件及表面。一、刮研技术的特点•1）可以按照实际使用要求将导轨或工件平面的几何形状刮成中凹或中凸等各种特殊形状，以解决机械加工中不易解决的问题，消除由一般机械加工所遗留的误差。•2）刮研是手工作业，不受工件形状，尺寸和位置的限制。•3）刮研中切削力小，产生热量小，不易引起工件受力变形和热变形。•4）刮研表面接触点分布均匀，接触精度高，如采用宽刮法还可以形成油楔，润滑性好，耐磨性高。•5）手工刮研掉的金属层可以小到几微米以下，能够达到很高的精度要求。•工效低，劳动强度大。二、刮研工具和检测器具•刮刀、平尺、角尺、平板、角度垫铁、检验棒、检验桥板、水平仪、光学平直仪（自准直仪）、塞尺和各种器具。二、刮研工具和检测器具二、刮研工具和检测器具二、刮研工具和检测器具二、刮研工具和检测器具油石二、刮研工具和检测器具红丹粉刮研用显示剂用于钢和铸铁的显示二、刮研工具和检测器具普鲁士蓝油是用普鲁士蓝粉与蓖麻油及适量机油调制而成，用于有色金属和精密零件的显示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。四、局部修换法•金属扣合法：是指利用金属扣件（波形键）的塑性变形达到修复铸铁机件裂纹或断裂的方法。也称为冷铆修复法。（裂纹或断裂）•常用的金属扣合法有强固扣合法、强密扣合法、加强扣合法和热扣合法。四、局部修换法•1.强固扣合法•操作：先在垂直于裂纹方向或折断面的方向上，按要求加工出具有一定形状和尺寸的波形槽，然后将用高强度合金材料制成的波形键（形状、尺寸与波形槽相吻合）嵌入槽中，并在常温下铆击使之产生塑性变形而充满整个槽腔，这样由于波形键的凸缘与槽的凹洼相互紧密的扣合，将开裂的两部分牢固地连接成一体。•适用范围：修复壁厚8~40mm的、一般强度要求的机件。四、局部修换法•2.强密扣合法•操作：先用强固扣合法将产生裂纹或折断面的零件连接成一个牢固的整体，然后按一定的顺序在断裂线的全长上加工出缀缝栓孔，保证裂纹全部由缀缝栓填充，形成一条密封的金属隔离带，起到防渗漏的作用。•适用范围：有密封要求的修复件，如高压气缸和高压容器等防渗漏零件。四、局部修换法•3.加强扣合法（又称优级扣合法）•操作：在垂直于裂纹或折断面的修复区上加工出一定形状的空穴，然后将形状、尺寸与之相同的加强件嵌入其中。在机件和加强件的结合线上拧入缀缝栓，使加强件与机件得以牢固连接，以使载荷分布到更大的面积上。•适用范围：承受高载荷且壁厚大于40mm的机件。四、局部修换法•4.热扣合法•操作：利用金属热胀冷缩的原理，将一定形状的扣合件加热后扣入已在机件裂纹处加工好的形状、尺寸与扣合件相同的凹槽中，扣合件冷却后收缩将裂纹箍紧，从而达到修复的目的。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•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•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•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