机电设备故障诊断与维修 教学课件 ppt 作者 陆全龙 主编 机电设备维修与管理技术课件第三章

第3章 机械零件的修复技术, 知识点 1选择修复技术应考虑的因素，机械修理工艺规程的拟定 2常用修复技术的特点、方法及适应性 3机械修复方法：修理尺寸法、局部换修法、镶装零件法、金属扣合法的特点、方法及适应性 4焊接法：焊接、补焊、堆焊的特点、方法及适应性 5. 电镀、电刷镀的特点、方法及适应性 6粘接的特点、方法及适应性 7表面强化：表面机械强化、表面热处理强化、激光强化、电火花强化的特点、方法及适应性。,www.sciencepcom,第3章 机械零件的修复技术,学习要求 1掌握修复技术应考虑的因素，掌握机械修理工艺规程的拟定过程和注意问题 2掌握根据不同的修复对象合理选择修复技术方法，拟定修复技术的工艺规程 3了解各修复技术方法的工艺和实施方法 4了解焊接法等修复技术,www.sciencepcom,3.1机械零件修复技术概述,1机械零件修复的意义 失效的机械零件大部分是可以修复的，零件修复是机械设备修理的一个重要组成部分，是修理工作的基础，修复技术的实施不仅使失效的机械零件重新使用，还可提高零件的性能和延长使用寿命。,www.sciencepcom,3.1机械零件修复技术概述,修复失效零件与更换零件相比具有如下优点： 1）节省制造时间。 2）节约零件制造所需材料。 3）可降低维修备件的消耗。 4）可避免因其备件不足而停修。 5）修复旧零件一般不需要大、精、专设备，牵涉人力少，易组织生产。 6）利用新技术修复旧件还可以提高零件的某些性能，延长使用寿命。,www.sciencepcom,3.1机械零件修复技术概述,2选择修复技术应考虑的因素 （1）修复技术和工艺对零件材质的适应性 （2）各种修复技术所能达到的修补层厚度 （3）零件结构对工艺选择的影响 （4）零件修复后的力学性能 （5）修复技术对零件精度的影响 （6）修复技术的选择要考虑生产的可行性和经济性,www.sciencepcom,3.1机械零件修复技术概述,3机械零件常用修复方法及选择 常用的修复技术按工艺手段分为机械修复法、焊接修复法、电镀修复法、喷涂修复法及粘接修复法等。机械零件的修复方法应根据具体的情况，考虑上述各个因素合理选择，常用典型零件和表面的修复技术选择见表3.3。,www.sciencepcom,3.1机械零件修复技术概述,www.sciencepcom,3.1机械零件修复技术概述,4机械零件修复工艺规程的拟定 （1）拟定机械零件修理工艺时应注意的问题 （2）编制机械零件修理工艺规程的过程,www.sciencepcom,3.2 机械修复技术,利用机械连接、切削加工和机械变形等各种机械方法，使失效的机械零件恢复原有功能，称为机械修复法，常用的机械修复法有钳工、机械加工法、修理尺寸法、镶补法、金属扣合法等。 1钳工、机械加工法 钳工、机械加工法是零件修复最常用的基本的方法，它不仅可以独立的直接修复零件，也可以是在焊、涂、镀等方法的准备或最后加工达到精度的工序。,www.sciencepcom,3.2 机械修复技术,2修理尺寸法 相配合零件的配合表面磨损后，加大了尺寸误差和形状误差。对相配合的主要零件，不再按原来的尺寸设计，而按修理的尺寸，采用切削加工的方法恢复其形状和表面粗糙度的要求，与其相配合的零件按新尺寸配作，保证原有配合性质不变，这种修复方法称为修理尺寸法。重新获得的尺寸称为修理尺寸。 3局部修换法 某些零件在使用过程中，只有某些局部磨损严重，而其他部分尚好，这种情况下，可将磨损严重的部位切除，重新制造零件，然后用机械连接、焊接或粘接等方法固定在原来的零件上，使原来的连接得以修复的方法称为局部修换法。,www.sciencepcom,3.2 机械修复技术,4镶装零件法 配合零件磨损后，在结构和强度允许的条件下，镶装一个零件补偿磨损，恢复原有零件精度的方法称为镶装零件法，常用的有车轴或扩孔镶套、加垫和机械夹固的方法。 5金属扣合法 金属扣合法修复技术是借助高强度合金材料制成的扣合连接件（波形键），在槽内产生塑性变形或膨胀冷缩来完成扣合作用，以使裂纹或断裂部位重新连接成一个整体。,www.sciencepcom,3.2 机械修复技术,（1）强固扣合法 强固扣合法是先在垂直于裂纹方向或折断面的方面上，按要求加工出具有一定形状和尺寸的波形槽，然后将形状、尺寸与波形槽相吻合的用高强度合金材料制成的波形键镶入槽中，在常温下铆击键部，使之产生塑性变形而充满整个槽腔，利用波形键的凸缘与波形槽扣合，将开裂的两部分牢固地连接成一体，如图3.4所示。此法适用于修复壁厚840mm的一般强度要求的薄壁机件。,www.sciencepcom,3.2 机械修复技术,www.sciencepcom,3.2 机械修复技术,（2）强密扣合法 对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，应采用强密（缀缝栓波形键）扣合法进行修复。,www.sciencepcom,3.2 机械修复技术,（3）优级扣合法 对承受高载荷的厚壁机件，采用波形键扣合其修复质量得不到保证，需采用优级扣合法。其方法是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镶入其中。,www.sciencepcom,3.2 机械修复技术,（4）热扣合法 利用金属热胀冷缩的原理，将一定形状的扣合件经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。 （5）金属扣合法的优点 1）保证修复件具有足够的强度和良好的密封性。 2）现场施工，设备简单。 3）无热变形和热应力。 4）波形键和波形槽制造较麻烦，不宜用于薄壁件。,www.sciencepcom,3.2 机械修复技术,（4）热扣合法 利用金属热胀冷缩的原理，将一定形状的扣合件经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。,www.sciencepcom,3.2 机械修复技术,（5）金属扣合法的优点 1）保证修复件具有足够的强度和良好的密封性。 2）现场施工，设备简单。 3）无热变形和热应力。 4）波形键和波形槽制造较麻烦，不宜用于薄壁件。,www.sciencepcom,3.3 焊接修复技术,焊接工艺用于修理工作时称为焊修。利用焊接方法赋予零件以耐磨、耐蚀的堆焊层或进行必要的修补是焊接技术的主要内容。它具有如下特点： 1）适用性较广。大部分金属零件都可以用焊修法修复。焊接设备简单，工艺较成熟且简单。 2）结合强度高。不但可修复尺寸、赋予零件表面以耐磨、耐蚀等特殊性能的堆焊层，还可以焊补裂纹及断裂、修补局部损伤等。 3）不受零件尺寸、修复场地的限制，成本低、效率高，灵活性大。 4）焊接修复法的缺点是焊接温度高，易引起金相组织变化并产生应力及变形，不易修复精度较高、细长及较薄的零件，同时易产生气孔、夹渣、裂纹等焊接缺陷。,www.sciencepcom,3.3 焊接修复技术,1焊修工艺的特点 焊接工艺在机械制造中的焊接对象是原材料和半成品，而在修理中焊接的对象是制成品。 （1）焊修时容易引起零件的变形或损坏 （2）需要保证焊修后零件的技术要求 （3）焊修前应考虑到零件焊修后的加工问题,www.sciencepcom,3.3 焊接修复技术,2零件焊接修理的准备工作 1）考虑最有效的焊接位置，以最小的焊接量达到最大的效果。 2）为了减少机加工的工作量，手工电弧焊尽可能不用或少用坡口，一般坡口角度为60°90°。 3）圆柱形零件对接焊接时，对接处的斜边最好不要做成圆锥形，而做成铲状或楔形，这样零件在受扭转时能保持较高的强度。 4）铸铁零件发生裂缝时，为防止焊修时裂缝继续扩展，焊接前应当预先在裂缝的起始端钻出直径较零件厚度大的通孔，然后从孔处开始焊接。 5）补焊铸钢件上的缩孔时，要仔细清除孔底和孔壁的油污及其杂物，去除金属尖角，以保证焊接质量。,www.sciencepcom,3.3 焊接修复技术,3减小内应力的方法 （1）预热和缓冷 （2）锤打或锻冶 （3）加热减应区法,www.sciencepcom,3.3 焊接修复技术,4减小和防止变形的方法 （1）焊修中零件的变形类型 1）纵向和横向变形，即沿焊缝纵向产生的变形称为纵向变形，垂直于纵向的变形称为横向变形。纵向变形可引起两焊件在相对方向互相搭叠，横向变形可使两焊件在焊缝处翘曲。 2）弯曲变形，即是由对工件中心线不对称的纵向塑性变形引起的，其变形程度随焊接时间的加长而加大。 3）角变形，即是由横向收缩引起的对角翘曲。,www.sciencepcom,3.3 焊接修复技术,（2）减小和防止工件变形的方法 1）预加反变形法，根据工件的金属性质，预先凭经验估计出焊修后发生变形的方向和变形量，在焊修前将工件用机械的方法进行预变形，使焊后的变形恰好与预变形抵消。 2）夹固法，用刚性较大的夹具紧固工件，强制阻止其变形。 3）水冷法，利用冷水从工件的背面喷射，以减低工件基体金属温度，减小受热膨胀的影响来防止变形。 4）焊接规范的选择。,www.sciencepcom,3.3 焊接修复技术,3.3.2 堆焊 堆焊的主要目的是在零件表面熔敷一层金属，堆焊可以修复磨损的零件表面，恢复尺寸、形状，改善零件表面的耐磨、耐蚀等性能，堆焊修复技术在各行业应用广泛。 1堆焊方法 常用的堆焊方法及特点如表3.7所示。,www.sciencepcom,3.3 焊接修复技术,www.sciencepcom,3.3 焊接修复技术,2堆焊合金 为了满足零件性能方面的要求，堆焊修复首先要选用合适的堆焊层合金，选择时可以结合零件的失效形式，选择焊接性能好、成本低的堆焊合金。表3.8为我国常用堆焊合金的主要特点及用途。,www.sciencepcom,3.3 焊接修复技术,3焊条电弧堆焊 利用焊条电弧焊的方法，在零件表面熔敷一层金属。 （1）焊条电弧堆焊的原理及设备 （2）堆焊焊条 （3）堆焊规范的选择 1）工件的预热。 2）裂纹部位的预加工。 3）焊条直径的选择。 4）焊接电流的选择。,www.sciencepcom,3.3 焊接修复技术,4埋弧堆焊 埋弧焊的优点是：液态金属与熔渣及气体的冶金反应较充分，堆焊层的化学成分和性能较均匀，焊缝表面光洁；由于焊剂中元素对焊缝金属的过渡作用，可以根据零件的性能要求选用不同的焊丝和焊剂，以获得合乎要求的堆焊层；堆焊层与基体金属的结合强度高；堆焊层的抗疲劳性能比用其他修复工艺获得的修复层的性能强；生产率高。 埋弧焊的缺点是工艺和技术比焊条电弧焊复杂，且由于焊接电流大，工件的热影响区大，因而主要用于较大的不易变形零件的修复。,www.sciencepcom,3.3 焊接修复技术,（1）埋弧堆焊用材料。 （2）埋弧堆焊工艺规范: 1）电源的性质和极性。 2）工作电压与工作电流。 3）堆焊速度。 4）送丝速度。 5）堆焊螺距。 6）焊丝的伸出长度。 7）焊丝后移量。 8）工件预热。,www.sciencepcom,3.3 焊接修复技术,3.3.3 补焊 1钢制零件的补焊 机械零件的补焊即要考虑材料的焊接性和焊后加工性要求，还要保持零件其他部位的完好，所以机械零件的补焊要比钢结构焊接困难。 为防止中、高碳钢工件补焊过程产生裂纹，可采取以下措施： 1）零件焊前预热。 2）尽可能选用低氢焊条增强焊缝的抗裂性。 3）采用多层焊，使晶粒细化，改善性能。 4）焊后热处理，以消除残余应力。,www.sciencepcom,3.3 焊接修复技术,2铸铁件的补焊 铸铁件在机械设备中占有很大比例，很多是重要的基础零件，如底座、缸体、箱体、曲轴及导轨等。零件体积大、结构复杂、制造成本高，因此对这些零件的修复具有很重要的意义。,www.sciencepcom,3.3 焊接修复技术,铸件修复的特点： 1）铸铁含碳量高、焊接性能差、塑性差，对冷却速度十分敏感。焊层易形成白口组织，硬度高，难于切削加工。局部过热会使铸铁