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第十一章汽车零件修复方法第一节汽车零件修复方法简介修复方法各自具有一定特点和适用范围是根据零件的缺陷特征进行分类：磨损零件的修复方法基本上可分为两类：一是对以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；二是利用堆焊、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（或减小）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、火焰校正法和敲击校正法。零件上的裂纹、破损等损伤缺陷采用焊接，钎焊或钳工机械加工法。第一节汽车零件修复方法简介一.机械加工修复法1.修理尺寸法2.附加零件修理法3.零件的局部更换修理法4.转向和翻转修理法1·修理尺寸法定义：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，恢复配合性质的一种修理方法。1）轴和孔修理尺寸的确定修理尺寸的大小与级别多少取决于汽车修理间隔期中零件的磨损量、加工余量和安全系数；级差一般为0.25mm；（气缸、曲轴）2）修理尺寸法-轴类零件修理尺寸的计算在不改变轴心位置的情况下进行机械加工：dr1=dm-2(δmax+C)＝dm-rdrn=dm-nr2）修理尺寸法-孔类零件修理尺寸的计算Dr1=Dm+2(δmax+C)=Dm+rDrn=Dm+n.rrDDnmrn修理尺寸法的计算例：汽车发动机曲轴主轴颈φ66.00，测得各主轴颈最大磨损部位的尺寸分别为φ65.50、φ65.53、φ65.45、φ65.48、φ65.41、φ65.40、φ65.55，加工余量为0.20㎜，修理级差为0.25mm，试求其修理尺寸；修理尺寸法的应用：曲轴、凸轮轴、气缸、转向节主销孔等；修理尺寸法的特点：使各级修理尺寸标准化（加大了加工余量，使可修理次数增加）；能延长复杂零件和基础件的使用寿命；2·附加零件修理法（镶套修理法）定义：是对零件的磨损部位或损伤部位，用过盈配合方式镶上新的金属套，使零件恢复到原尺寸或技术状况的修复方法；附加零件修理法（镶套修理法）应用：干式气缸套、气门座圈、气门导管、飞轮齿圈、变速器轴承孔、后桥和轮毂壳体中滚动轴承的配合孔以及壳体零件上的磨损螺纹孔和各类型的端轴轴颈等；特点：1.可修复尺寸较大的基础件的局部磨损，延长使用寿命；2.修理过程中零件不需要高温加热，零件不易变形和退火。3·零件的局部更换修理法具有多个工作面的汽车零件，由于各工作表面在使用中磨损不一致，当某些部位损坏时，其它部位尚可使用，为防止浪费，可采用局部更换法。局部更换法就是将零件需要修理（磨损或损坏）部分切去，重制这部分零件，再用焊接或螺纹连接方式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的原有性能的方法。修复半轴、变速器第一轴或第二轴齿轮、变速器盖及轮毂等。（修理工艺较复杂）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的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。（应用受到结构条件限制）二.焊接和堆焊修复法1.振动堆焊修复法2.其它堆焊修复法3.气焊4.手工电弧焊二、焊接和堆焊修复法定义：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。分类：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手工电弧焊、振动堆焊；堆焊又可分为二氧化碳保护焊、埋弧堆焊、电脉冲堆焊、等离子堆焊。1·振动堆焊修复法振动堆焊是焊丝以一定的频率和振幅振动的脉冲电弧焊；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，电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。其主要特点是堆焊层厚，结合强度高，工件受热变形小，常用于修复一些轴类零件。振动堆焊原理将需堆焊的零件夹持在车床卡盘内，工件接负极，电流从直流发电机1的正极经焊嘴2、焊丝3、工件4及电感器5回到发电机负极焊丝由焊丝盘6经送丝轮7进入焊嘴，送丝轮由小电动机8驱动，焊嘴受交流电磁铁9和弹簧10的作用以50Hz～100Hz的频率使焊嘴振动，在振动中焊丝尖端与堆焊表面不断地起弧（断开）和断弧（接通），电弧丝被熔化并滴焊在工件表面上。为了防止焊丝和焊嘴熔化而被粘上，焊嘴应少量冷却。当堆焊圆柱形工件时，可一边施焊一边旋转，同时焊嘴作横向移动，焊道就成为螺旋状缠在零件上。堆焊过程的每一循环基本可分为三个阶段：短路期、电弧期、空程期；（1）短路期：焊丝前进，尖端与工作表面接触，正负极短路，电流由零急剧上升到最大值，而电压几乎下降到零。此时，电流使焊丝加热熔化并使焊丝尖端与零件表面焊接，此阶段产生的热量为总热量的10%~20%。（2）电弧期：焊丝振动离开零件表面时，离焊丝尖端一定处的截面开始缩小，焊丝截面缩小导致电流密度增大，从而加剧焊丝脱离零件，焊丝脱离后，在零件上留下一小块熔接金属。焊丝脱离零件瞬间，电压上升到26V～32V，并产生电弧放电，在电弧放电期间，高达80%的热能使焊丝熔化在工件表面上。（3）空程期：随着焊丝远离零件，放电结束，从电弧熄灭到焊丝与工件表面再次接触期间称为空程期。空程期不产生热量。以上过程周而复始，从而完成了堆焊过程，堆焊层质量的好坏取决于电参数的正确选择与配合。堆焊层的性质；①硬度及耐磨性；振动堆焊层的硬度是不均匀的，这是由于后一焊滴对前一焊滴，或后一圈焊波对前一圈焊波都有回火作用。这种软硬相间的组织并不影响其耐磨性，与新曲轴相差不多；②结合强度；堆焊层与基体的结合强度高达5Mpa；这是由于堆焊层与基体的结合是冶金结合，比喷涂修复层的结合强度高的多，使用中很少发生脱落、掉块现象；③疲劳强度；由于振动堆焊层与基体金属间有很大的内应力，因此堆焊修复后疲劳强度降低较多，一般可高达40%，因此，受大冲击负荷的柴油机曲轴、合金钢及铸铁曲轴不应采用振动堆焊修复。2·其它堆焊修复法像蒸气保护下振动堆焊、二氧化碳气体保护焊及埋弧焊的原理与振动堆焊相同，只不过是为了改善焊层的性能，减少焊层的气孔、裂纹和夹碴，堆焊过程是在气体或焊剂保护下的一种振动堆焊；二氧化碳保护焊堆焊时电弧区和熔化区由二氧化碳气流保护，防止大气中的氧气进入。可靠地将堆焊区与周围介质相隔离，从而保证获得高质量的堆焊金属，具有气孔少、氧化物少的特点。3·气焊⑴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，熔池金属冷却速度慢，能适当控制，并且可使焊缝的金属与母材相似，焊缝的机械性能和加工性能比气焊差。主要适用于碳钢、合金薄板件的焊接，还可用于有色金属和铸铁的焊补。⑵气焊焊接方法－加热减应焊；加热减应焊又称对称加热法。即焊补时选定区域进行加热，以减少焊补时的应力和变形；加热减应焊加热减应区选择的原则：应选择在裂纹的延伸方向；应选择在零件棱角、边缘等强度较大部位；加热减应区的检验：500～700℃；零件上待焊补的裂纹胀开1～1.5㎜；加热减应焊焊接工艺：应先对减应力区加热至400～500℃，并尽可能保持全部焊接过程。焊补完成后仍加热减应区至700℃才停止；焊补方向应朝向减应区；施焊过程一次完成防止多次施焊；⑶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；4·手工电弧焊⑴手工电弧焊的特点及适用范围；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，广泛适用于碳钢、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。但由于其焊缝硬而脆，塑性差，机械加工性能比气焊差，且在焊接应力作用下易产生裂纹或焊缝剥离，为保证焊接质量，必须在工艺上采取措施。铸铁件焊修特点：易产生白口（FeC3）；易产生裂纹；易产生气孔；铸铁焊接中所形成的熔点约为1400℃的难熔氧化物在焊缝熔池上形成一层硬壳，阻碍气体由熔化金属向外自由溢出，从而产生大量气孔。措施：预热、加石墨化元素、加塑性变形材料、特殊措施减应力。⑵手工电弧焊工艺；预热保温-焊前准备-施焊-焊后检查预热保温；对较大的零件应进行预热和焊后保温，可以减小焊接应力和防止裂纹产生。焊前准备：止裂孔，止裂孔的直径根据板厚来确定，一般为3～5㎜。在裂纹处开坡口；铸铁件电弧冷焊——焊缝坡口尺寸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。施焊：采取小电流、分层、分段、趁热锤击，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。小电流基本原则是在保证焊透的前提下尽量选择小电流。分段施焊法在焊接过程中为了减小焊补区与整体之间的温差，相应减少焊接时的应力和变形；分段施焊的方向；分层施焊法工件较厚时采用；用较细的焊条、较小的电流，使后焊的一层对先焊的一层有退火软化的作用。趁热锤击每焊完一段后，应趁热开始锤击焊缝，直到温度下降到40℃~60℃时为止。然后再焊下一段。目的是消除焊接应力，砸实气孔，提高焊缝的致密性。焊补方向当工件上的裂纹如图所示时，应从中心部位沿箭头所指方向向边缘焊补，以减小焊接应力和变形。焊后检查：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。三.喷涂与喷焊修复法1.喷涂1)气体火焰喷涂设备2)喷涂粉末3)喷涂工艺4)涂层性质2.喷焊1)喷焊的特性2)喷焊设备3)喷焊(涂)用合金粉末4)喷焊工艺5)喷焊层性能及用途三、喷涂与喷焊修复法1·喷涂金属喷涂是用高速气流将被热源熔化的金属（丝材、棒材或粉末）雾化成细小的金属颗粒，以很高的速度吹敷到已准备好的零件表面上；金属电喷涂压缩空气把熔化的金属吹散成直径0.01~0.015mm的微小颗粒并以100~180m/s的速度撞击到经过准备的零件表面上。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、爆炸喷涂等；由于气体火焰喷涂，具有设备简单、操作简便、应用灵活、噪声小等优点，因此在汽车零件修理中应用最广，主要用于修复曲轴、凸轮轴、气缸等；⑴气体火焰喷涂设备；（氧－乙炔喷涂）⑵喷涂粉末；打底层粉末、工作粉末；⑶喷涂工艺；喷涂工艺过程包括：喷涂前工作表面的准备、喷涂（喷打底层和工作层）和喷涂层加工。工件表面的准备；喷涂前工件表面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。喷涂：喷打底层（厚约0.1㎜）；喷工作层（应来回多次喷涂，且总厚度不应超过2㎜，太厚则结合强度会降低；⑷涂层性质；喷涂层性能与很多因素有关；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。硬度；喷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；耐磨性；喷涂层的耐磨性优于新件和其它修复层；这是由于涂层组织决定的，喷涂层这种软硬相间的结构能保证摩擦面间最小的摩擦系数，并能保持润滑油；此外涂层中气孔的存在，有助于磨损表面上形成油膜，起到减磨贮油作用，但是磨合期或干摩擦时磨损较快，且磨下的颗粒易堵塞油道而烧瓦；涂层与基体结合强度；涂层与基体结合主要靠机械结合，因此结合强度较低；疲劳强度；喷涂对零件疲劳强度影响比其它修复法小，一方面是因为喷涂前表面加工量小，另一方面是喷涂时，基体没有熔化，基材损伤小；2·喷焊喷焊是用高速气流将用氧－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，并经过再一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。喷焊与喷涂工艺相似，但可达到堆焊的效果；喷焊工艺；氧－乙炔喷焊工艺一般为：工件表面准备—喷前预热－喷涂粉末—重熔处理—冷却—精加工等几项工序；由于