机械零件修复技术ppt课件.ppt

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1、中国矿业大学机电学院第八章第八章 机械零件的修复技术机械零件的修复技术 第七章第七章 机械零件修复技术机械零件修复技术 第一节第一节 机械加工修复技术机械加工修复技术第二节第二节 焊接修复技术焊接修复技术 第三节第三节 热喷涂和喷焊技术热喷涂和喷焊技术 第四节第四节 电镀修复技术电镀修复技术 第五节第五节 粘接与表面粘涂修复技术粘接与表面粘涂修复技术 第六节第六节 金属扣合技术金属扣合技术 第七节第七节 机械零件修复技术的选择机械零件修复技术的选择 中国矿业大学机电学院零件修复的任务零件修复的任务是恢复是恢复有修复价值有修复价值的损伤零件的的损伤零件的尺寸、几何形状和力学性能。尺寸、几何形状和

2、力学性能。零件修复的目的零件修复的目的是在经济合理及有效的原则下恢是在经济合理及有效的原则下恢复零件的配合性质和工作能力。复零件的配合性质和工作能力。零件修复原理及技术零件修复原理及技术是一门综合研究零件的损坏是一门综合研究零件的损坏形式、修复方法及修后性能的学科。形式、修复方法及修后性能的学科。应用各种修复新技术修理机械是提高机械维修质应用各种修复新技术修理机械是提高机械维修质量、缩短修理周期、降低修理成本、延长机械使量、缩短修理周期、降低修理成本、延长机械使用寿命的重要措施，尤其对贵重、大型零件及加用寿命的重要措施，尤其对贵重、大型零件及加工周期长、精度要求高的零件及需要特殊材料或工周期长

3、、精度要求高的零件及需要特殊材料或特种加工的零件，意义更为突出。特种加工的零件，意义更为突出。中国矿业大学机电学院对失效的机械零件进行修复与更换新件相比较有对失效的机械零件进行修复与更换新件相比较有如下优点：如下优点：F修复零件一般可节约材料、节约加工以及拆修复零件一般可节约材料、节约加工以及拆装、调控、运输等费用，降低维修成本；装、调控、运输等费用，降低维修成本；F减少新备件的消耗量；减少新备件的消耗量；F避免等待配件，缩短停修时间；避免等待配件，缩短停修时间；F一般不需精、大、稀关键设备，易于组织生一般不需精、大、稀关键设备，易于组织生产；产；F利用新技术修复旧件还可提高零件的某些性利用新

4、技术修复旧件还可提高零件的某些性能。能。零件的修复可以有多种工艺方案，如焊、补、喷、零件的修复可以有多种工艺方案，如焊、补、喷、镀、铆、镶、配、改、校、胀、缩、粘等。镀、铆、镶、配、改、校、胀、缩、粘等。中国矿业大学机电学院零件修复可采取三种基本方法：零件修复可采取三种基本方法：是对已磨损的零件进行机械加工，以使其重新是对已磨损的零件进行机械加工，以使其重新具有正确的几何形状具有正确的几何形状(改变了原有尺寸改变了原有尺寸)，这种方，这种方法叫做法叫做修理尺寸法修理尺寸法；是利用堆焊、喷涂、电镀和粘接等方法增补零是利用堆焊、喷涂、电镀和粘接等方法增补零件的磨损表面，然后再进行机械加工，并恢复其

5、件的磨损表面，然后再进行机械加工，并恢复其名义尺寸、几何形状以及表面粗糙度等，这种方名义尺寸、几何形状以及表面粗糙度等，这种方法叫做法叫做名义尺寸修理法名义尺寸修理法；是通过特别修复技术，改变零件的某些性能，是通过特别修复技术，改变零件的某些性能，或利用零件的金属的塑性变形来恢复零件磨损部或利用零件的金属的塑性变形来恢复零件磨损部分的尺寸和形状等等。分的尺寸和形状等等。中国矿业大学机电学院第一节第一节 机械加工修复机械加工修复旧件修复的特点是：旧件修复的特点是：(1)修理中加工零件品种较多，数量较少，有时甚修理中加工零件品种较多，数量较少，有时甚至是单件生产，零件尺寸、结构复杂。至是单件生产，

6、零件尺寸、结构复杂。(2)加工余量小，且有一定的限制。加工余量小，且有一定的限制。(3)加工的工件硬度高，有时甚至要切削淬硬的金加工的工件硬度高，有时甚至要切削淬硬的金属表面，加之使用中产生的磨损与变形等，使零属表面，加之使用中产生的磨损与变形等，使零件的修理困难较大，加工技术要求较高。件的修理困难较大，加工技术要求较高。零件的机械加工修复对精度的要求一般是与新件零件的机械加工修复对精度的要求一般是与新件一样，即符合图纸规定的技术要求。一样，即符合图纸规定的技术要求。中国矿业大学机电学院一、机械加工修复中应注意的问题一、机械加工修复中应注意的问题 (一一)零件的定位基准与加工精度零件的定位基准

7、与加工精度 零件机械加工修复中定位基准的选用应遵循：零件机械加工修复中定位基准的选用应遵循： 基准重合原则基准重合原则F选择零件上的设计基准作为定位基准；选择零件上的设计基准作为定位基准； 基准统一原则基准统一原则F在多数工序中采用一组可方便地加工其他表面的基准在多数工序中采用一组可方便地加工其他表面的基准来定位；来定位； 均匀性原则均匀性原则F以变形和磨损最小的基面作为定位基准，并足以保证以变形和磨损最小的基面作为定位基准，并足以保证重要表面的加工均匀。重要表面的加工均匀。中国矿业大学机电学院(二二)轴类零件的圆角轴类零件的圆角 曲轴、转向节、球头销、液压油缸活塞杆等一些承受交变曲轴、转向节

8、、球头销、液压油缸活塞杆等一些承受交变载荷的轴类零件，在形状和尺寸改变处，对应力集中很敏载荷的轴类零件，在形状和尺寸改变处，对应力集中很敏感。为了减少应力集中，在形状和尺寸改变处应有圆角过感。为了减少应力集中，在形状和尺寸改变处应有圆角过渡。如渡。如图图7-1所示。所示。 圆角处的最大应力要比轴颈中部的应力大圆角处的最大应力要比轴颈中部的应力大24倍。这个增倍。这个增大的倍数叫应力集中系数：圆角半径大的倍数叫应力集中系数：圆角半径r越小，应力集中系越小，应力集中系数越大；反之，则小。但数越大；反之，则小。但r过大，会使装配间隙增加，所过大，会使装配间隙增加，所以以r值有一定的范围。值有一定的范

9、围。 在修复加工中，只要不妨碍装配，圆角应尽量取其图纸规在修复加工中，只要不妨碍装配，圆角应尽量取其图纸规定的上限，尽可能留大一点。经修复后的曲轴发生断裂的定的上限，尽可能留大一点。经修复后的曲轴发生断裂的原因绝大多数是原因绝大多数是r角过小或无过渡角。角过小或无过渡角。中国矿业大学机电学院图图7-1 曲轴圆角处的应力情况曲轴圆角处的应力情况K-应力集中系数；应力集中系数；h-曲柄臂厚；曲柄臂厚；r-圆角半径圆角半径中国矿业大学机电学院(三三)零件的表面粗糙度零件的表面粗糙度零件修复后应具有与新零件相同的表面精度。零件修复后应具有与新零件相同的表面精度。零件表面粗糙度的高低会影响零件的疲劳强度

10、。零件表面粗糙度的高低会影响零件的疲劳强度。表面粗糙度的高低，对零件的耐磨性有直接影响，表面粗糙度的高低，对零件的耐磨性有直接影响，对润滑油膜的形成也有影响。对润滑油膜的形成也有影响。表面粗糙度对零件的配合性质有影响。表面粗糙度对零件的配合性质有影响。表面粗糙度还会对零件的抗腐蚀性能产生影响。表面粗糙度还会对零件的抗腐蚀性能产生影响。用抛光或滚压的方法，可降低表面粗糙度。用抛光或滚压的方法，可降低表面粗糙度。中国矿业大学机电学院(四四)零件的平衡零件的平衡工程机械上有许多高速旋转的零件，为了减少振工程机械上有许多高速旋转的零件，为了减少振动，都要经过平衡。但是，零件在使用过程中，动，都要经过平

11、衡。但是，零件在使用过程中，由于变形、磨损、松旷改变了原来的平衡状态；由于变形、磨损、松旷改变了原来的平衡状态；在修理过程中，由于堆焊、喷涂、机械加工等，在修理过程中，由于堆焊、喷涂、机械加工等，又会引起新的不平衡：这种不平衡，将使零件在又会引起新的不平衡：这种不平衡，将使零件在运动中产生附加载荷，振动及噪音等，甚至造成运动中产生附加载荷，振动及噪音等，甚至造成断裂等事故。断裂等事故。修复对平衡有要求的零件，需按规定的条件进行修复对平衡有要求的零件，需按规定的条件进行平衡试验，保证其不平衡值在允许的范围内，以平衡试验，保证其不平衡值在允许的范围内，以免造成零件和机构的早期损坏。免造成零件和机构

12、的早期损坏。中国矿业大学机电学院二、修理尺寸法二、修理尺寸法 修理尺寸法是利用机械加工除去待修配零件中磨损零件表修理尺寸法是利用机械加工除去待修配零件中磨损零件表面的一部分，使零件具有正确的几何形状、表面粗糙度和面的一部分，使零件具有正确的几何形状、表面粗糙度和新的尺寸新的尺寸(这个新尺寸对外圆柱面来说，比原来名义尺寸这个新尺寸对外圆柱面来说，比原来名义尺寸小，对孔来说比原来名义尺寸大小，对孔来说比原来名义尺寸大)，而另一零件则换用相，而另一零件则换用相应尺寸的新件或修复好的磨损配合件，使它们恢复到原有应尺寸的新件或修复好的磨损配合件，使它们恢复到原有的配合性质，保证原有配合关系不变的修理方法

13、。配合件的配合性质，保证原有配合关系不变的修理方法。配合件的这一新尺寸，称之为修理尺寸。的这一新尺寸，称之为修理尺寸。 修理尺寸是根据零件的磨损规律事先规定的与原来公称尺修理尺寸是根据零件的磨损规律事先规定的与原来公称尺寸不同的并依据它来修理两相配零件的配合尺寸：修后配寸不同的并依据它来修理两相配零件的配合尺寸：修后配合尺寸改变了但配合精度没有改变。用修理尺寸法修理时合尺寸改变了但配合精度没有改变。用修理尺寸法修理时常需有修理尺寸配件。常需有修理尺寸配件。中国矿业大学机电学院 修理尺寸是根据相配两零件中重要而复杂的零件确定的，如修理尺寸是根据相配两零件中重要而复杂的零件确定的，如轴与轴承配合的

14、修理尺寸是根据轴确定的，活塞与缸套配合轴与轴承配合的修理尺寸是根据轴确定的，活塞与缸套配合的修理尺寸是根据缸套确定的。的修理尺寸是根据缸套确定的。 按修理尺寸法修理零件时有几种典型方法：按修理尺寸法修理零件时有几种典型方法：均匀磨损同心修理均匀磨损同心修理(修后轴心与新件相同修后轴心与新件相同)；不均匀磨损不同心修理不均匀磨损不同心修理(修后轴心与新件轴心不相同修后轴心与新件轴心不相同)；不均匀磨损同心修理。不均匀磨损同心修理。 轴颈用修理尺寸法修理时的典型方法，如轴颈用修理尺寸法修理时的典型方法，如图图7-2所示。由于所示。由于不同心修理会造成机械工作时产生不良后果而较少使用。不同心修理会造

15、成机械工作时产生不良后果而较少使用。中国矿业大学机电学院图图7-2 轴颈按修理尺寸法修理轴颈按修理尺寸法修理 中国矿业大学机电学院修理尺寸有两种：修理尺寸有两种： 一种是一种是标准的标准的，即各级修理尺寸的间隔值为定值，其修理，即各级修理尺寸的间隔值为定值，其修理尺寸和修理次数由国家或生产厂家统一规定，修理厂只需尺寸和修理次数由国家或生产厂家统一规定，修理厂只需修理配合件中的一个，而另一配件由配件厂统一供应。修理配合件中的一个，而另一配件由配件厂统一供应。 另一种是另一种是非标准的非标准的也称为任意尺寸修理法，其间隔值为变也称为任意尺寸修理法，其间隔值为变数，修理时将相配零中的主要件进行加工，

16、去除缺陷恢复数，修理时将相配零中的主要件进行加工，去除缺陷恢复零件的正确几何形状和表面质量，而不必达到一定的修理零件的正确几何形状和表面质量，而不必达到一定的修理尺寸。根据加工好的零件尺寸再更换或修复其配合件。尺寸。根据加工好的零件尺寸再更换或修复其配合件。 采用修理尺寸法，可大大延长复杂贵重零件的使用寿命，采用修理尺寸法，可大大延长复杂贵重零件的使用寿命，简便易行，经济性好；缺点是减弱了零件的强度，使零件简便易行，经济性好；缺点是减弱了零件的强度，使零件互换性复杂化。互换性复杂化。 采用修理尺寸法达到最后一级时，零件强度下降较多，若采用修理尺寸法达到最后一级时，零件强度下降较多，若需要继续使

17、用此零件时需可采用镶套、堆焊、喷涂、电镀需要继续使用此零件时需可采用镶套、堆焊、喷涂、电镀等方法使其恢复到基本尺寸。等方法使其恢复到基本尺寸。中国矿业大学机电学院三、附加零件法三、附加零件法 附加零件法用来补偿零件工作表面的磨损附加零件法用来补偿零件工作表面的磨损(镶套修复法镶套修复法)，也用于替换零件磨损或损伤的部分也用于替换零件磨损或损伤的部分(局部更换法局部更换法)。(一一) 镶套修复法镶套修复法 零件的镶套修复法的实质，是利用一个特制的零件零件的镶套修复法的实质，是利用一个特制的零件(附加附加零件零件)，镶配在磨损零件的磨损部位，镶配在磨损零件的磨损部位(需先加工恢复零件这需先加工恢复

18、零件这个部位的几何形状个部位的几何形状)以补偿基本零件的磨损，并将其加工以补偿基本零件的磨损，并将其加工到名义尺寸从而恢复其配合特性。到名义尺寸从而恢复其配合特性。 这种方法适用于表面磨损较大的零件，如可用来修复变速这种方法适用于表面磨损较大的零件，如可用来修复变速器、后桥和轮毂壳体中滚动轴承的配合孔，壳体零件上的器、后桥和轮毂壳体中滚动轴承的配合孔，壳体零件上的磨损螺纹孔及轴的轴颈。磨损螺纹孔及轴的轴颈。中国矿业大学机电学院依据待修表面的形状，如结构及强度允许采用镶依据待修表面的形状，如结构及强度允许采用镶套法修理，应先将原孔镗大，压入特制的套，再套法修理，应先将原孔镗大，压入特制的套，再对

19、套的孔进行加工使之达到需要的孔径尺寸和精对套的孔进行加工使之达到需要的孔径尺寸和精度（度（图图7-3）。）。轴的磨损端轴颈若结构和强度允许，可将轴颈加轴的磨损端轴颈若结构和强度允许，可将轴颈加工至较小的尺寸，然后在轴颈上压入特制的轴套工至较小的尺寸，然后在轴颈上压入特制的轴套(图图7-4)，并加工到需要的尺寸和精度。轴套和轴，并加工到需要的尺寸和精度。轴套和轴颈应采用过盈配合，为防止松动也可在套的配合颈应采用过盈配合，为防止松动也可在套的配合端面点焊或沿整个截面焊接，也可用止动销固定。端面点焊或沿整个截面焊接，也可用止动销固定。中国矿业大学机电学院图图7-3 磨损孔的镶套磨损孔的镶套 图图7-

20、4轴颈的镶套修理轴颈的镶套修理中国矿业大学机电学院 螺纹孔的附加零件修复是：先将螺纹儿镗大到一定尺寸，螺纹孔的附加零件修复是：先将螺纹儿镗大到一定尺寸，并车出螺纹，螺纹的螺距通常与原有的螺纹的螺距相同。并车出螺纹，螺纹的螺距通常与原有的螺纹的螺距相同。然后将特制的具有内外螺纹套旋入零件的螺纹孔中，螺纹然后将特制的具有内外螺纹套旋入零件的螺纹孔中，螺纹套的内螺纹应与原有的螺纹相同，螺纹套可用锁止螺钉固套的内螺纹应与原有的螺纹相同，螺纹套可用锁止螺钉固定定(图图7-5)。图图7-5 螺孔镶螺塞螺孔镶螺塞图图7-6 镶齿镶齿中国矿业大学机电学院(二二) 局部更换法局部更换法 具有多个工作表面的机械零

21、件，各表面在使用过程中的磨具有多个工作表面的机械零件，各表面在使用过程中的磨损程度是不一致的，有时只有一个工作表面磨损严重，其损程度是不一致的，有时只有一个工作表面磨损严重，其他表面尚好或只有轻度磨损，若零件结构允许，可从零件他表面尚好或只有轻度磨损，若零件结构允许，可从零件上除去磨损部分，对这一部分另行制造好后，将其与零件上除去磨损部分，对这一部分另行制造好后，将其与零件的余留部分再焊接在一起。的余留部分再焊接在一起。 对齿类零件，尤其是对精度不高的大中型齿轮，若出现一对齿类零件，尤其是对精度不高的大中型齿轮，若出现一个或几个轮齿损坏或断裂，可先将坏齿切割掉，然后在原个或几个轮齿损坏或断裂，

22、可先将坏齿切割掉，然后在原处用机加工或钳工方法加工出燕尾槽并镶配新的轮齿，端处用机加工或钳工方法加工出燕尾槽并镶配新的轮齿，端面用紧固螺钉或点焊固定，如面用紧固螺钉或点焊固定，如图图7-6所示。所示。 若轮齿损坏较多，尤其是多联齿轮齿部损坏或结构复杂的若轮齿损坏较多，尤其是多联齿轮齿部损坏或结构复杂的齿圈损坏时，可将损坏的齿圈退火车去，再配新齿圈，连齿圈损坏时，可将损坏的齿圈退火车去，再配新齿圈，连接可用键或过盈配合，新齿圈可预先加工也可装后再加工接可用键或过盈配合，新齿圈可预先加工也可装后再加工齿。齿。 中国矿业大学机电学院四、换位修理法四、换位修理法 换位修理法是将零件的磨损换位修理法是将

23、零件的磨损(或损坏或损坏)部分翻转过一定角度，部分翻转过一定角度，利用零件未磨损利用零件未磨损(或未损坏或未损坏)的部位来恢复零件的工作能力。的部位来恢复零件的工作能力。这种方法只是改变磨损或损坏部分的位置，不修复磨损表这种方法只是改变磨损或损坏部分的位置，不修复磨损表面。面。 修理作业中此法经常用来修理磨损的槽、螺栓孔和飞轮齿修理作业中此法经常用来修理磨损的槽、螺栓孔和飞轮齿圈等。圈等。 图图7-7为采用换位修理法修复磨损键槽和螺栓孔的实例。为采用换位修理法修复磨损键槽和螺栓孔的实例。 飞轮齿圈轮齿啮入部分单面磨损严重后常用换位修理法修飞轮齿圈轮齿啮入部分单面磨损严重后常用换位修理法修理。具

24、体方法是，将齿圈压出、翻转理。具体方法是，将齿圈压出、翻转180后再将齿圈压后再将齿圈压入飞轮，利用轮齿未磨损部位可继续正常工作。入飞轮，利用轮齿未磨损部位可继续正常工作。中国矿业大学机电学院图图7-7 零件的换位修理法零件的换位修理法a)磨损键槽的修理；磨损键槽的修理；b)磨损螺栓孔或螺孔的修理磨损螺栓孔或螺孔的修理中国矿业大学机电学院对履带式机械的驱动轮，经常采用两种换位修理对履带式机械的驱动轮，经常采用两种换位修理法；一种是在驱动轮一面磨损大法；一种是在驱动轮一面磨损大(前进方向前进方向)，一，一面磨损小的情况下，将左右驱动轮互换安装；另面磨损小的情况下，将左右驱动轮互换安装；另一种是若

25、驱动轮是偶数齿，而履带链轨节距恰等一种是若驱动轮是偶数齿，而履带链轨节距恰等于两个齿距时，驱动轮只有一半轮齿工作，当这于两个齿距时，驱动轮只有一半轮齿工作，当这一半轮齿磨损严重时，可将驱动轮相对转过一半轮齿磨损严重时，可将驱动轮相对转过个个齿距，使另一半轮齿进入工作，以延长其使用寿齿距，使另一半轮齿进入工作，以延长其使用寿命。命。中国矿业大学机电学院五、钳工加工修复五、钳工加工修复1铰孔铰孔2磨磨3研磨研磨 4刮削刮削5钳工修补钳工修补(1)键槽键槽(2)铸铁裂纹修补铸铁裂纹修补图图7-8 铸铁裂纹用加固法修复铸铁裂纹用加固法修复 中国矿业大学机电学院第二节第二节 焊接修复技术焊接修复技术 焊

26、接技术用于修复零件使其恢复尺寸与形状或修焊接技术用于修复零件使其恢复尺寸与形状或修复裂纹与断裂时称为复裂纹与断裂时称为补焊补焊；用于恢复零件尺寸、形状，并赋予零件表面以某用于恢复零件尺寸、形状，并赋予零件表面以某些特殊性能的熔敷金属时称为些特殊性能的熔敷金属时称为堆焊堆焊。补焊和堆焊突出的优点是：补焊和堆焊突出的优点是：结合强度高，可修复结合强度高，可修复磨损失效零件；可以焊补裂纹与断裂、局部损伤；磨损失效零件；可以焊补裂纹与断裂、局部损伤；可以用于校正形状可以用于校正形状。缺点：由于补焊和堆焊时对零件的局部不均匀的缺点：由于补焊和堆焊时对零件的局部不均匀的加热使零件产生内应力和变形，所以加热

27、使零件产生内应力和变形，所以一般不宜于一般不宜于修复较高精度、细长和薄壳类零件修复较高精度、细长和薄壳类零件。 中国矿业大学机电学院一、焊修的基本概念及产生应力与变形的原因一、焊修的基本概念及产生应力与变形的原因（一）基本概念（一）基本概念1电焊电焊 F电焊是利用电弧的热能，以焊条为填充金属材电焊是利用电弧的热能，以焊条为填充金属材料，使欲焊接的金属零件部位处于熔化状态的料，使欲焊接的金属零件部位处于熔化状态的焊接方法。焊接方法。 2 气焊气焊 气焊所用的火焰气焊所用的火焰(焊接热源焊接热源)是由可燃气是由可燃气体与氧混合燃烧而成的。体与氧混合燃烧而成的。 中国矿业大学机电学院 3 钎焊钎焊

28、F钎焊是利用氧乙炔焰或汽油喷灯等的热能将欲焊接工钎焊是利用氧乙炔焰或汽油喷灯等的热能将欲焊接工件的两个接头中间的钎料熔化件的两个接头中间的钎料熔化(一般钎料的熔点温度比一般钎料的熔点温度比母材的要低母材的要低10以下以下)。待冷凝后将钎焊接头连接在一。待冷凝后将钎焊接头连接在一起的焊接方法。起的焊接方法。 4 焊修生产率焊修生产率 F焊修生产率常用熔敷率来表示。熔敷率即单位时间内焊修生产率常用熔敷率来表示。熔敷率即单位时间内熔敷到零件上的金属重量，单位为熔敷到零件上的金属重量，单位为kg/h，手工焊修的，手工焊修的熔敷率比较低。熔敷率比较低。 5 冲淡率冲淡率 F焊缝由焊条和基体金属熔化后的混

29、合物冷却而成。进焊缝由焊条和基体金属熔化后的混合物冷却而成。进入焊缝中的基体金属重量与焊缝重量的百分比叫冲淡入焊缝中的基体金属重量与焊缝重量的百分比叫冲淡率。率。中国矿业大学机电学院 (二二) 焊修时零件产生应力与变形的原因焊修时零件产生应力与变形的原因 (三三)防止悍件产生应力和变形的方法防止悍件产生应力和变形的方法1.焊前预热、焊后缓冷或焊后退火处理焊前预热、焊后缓冷或焊后退火处理2.采用合理的施焊顺序采用合理的施焊顺序F1)对称焊对称焊 F2)分段后退焊分段后退焊 3.多层焊多层焊4.锤击焊缝锤击焊缝 5.人工冷却人工冷却6.加热减应区法加热减应区法7.使用夹具和固定工具，防止焊件变形使

30、用夹具和固定工具，防止焊件变形 中国矿业大学机电学院二、补焊二、补焊 1钢制零件的补焊钢制零件的补焊F由于机械零件多为承载件，除对其材料有物理由于机械零件多为承载件，除对其材料有物理性能和化学成分要求外，还有尺寸精度和形位性能和化学成分要求外，还有尺寸精度和形位精度要求。在焊修时，还要考虑材料的焊接性精度要求。在焊修时，还要考虑材料的焊接性以及焊后的加工性要求。加之零件损伤多是局以及焊后的加工性要求。加之零件损伤多是局部损伤，焊修时要保持未损伤部位的精度和物部损伤，焊修时要保持未损伤部位的精度和物理、化学性能，焊修后的部位要保持设计规定理、化学性能，焊修后的部位要保持设计规定的精度和材料性能。

31、的精度和材料性能。由于电弧焊能量集中、效率高，能减少对母材组由于电弧焊能量集中、效率高，能减少对母材组织的影响和零件的热变形，涂药焊条品种多，容织的影响和零件的热变形，涂药焊条品种多，容易使焊缝性能与母材接近，所以是目前应用最广易使焊缝性能与母材接近，所以是目前应用最广泛的方法。泛的方法。中国矿业大学机电学院 为了保证焊修质量，焊接工艺措施要合理。为了保证焊修质量，焊接工艺措施要合理。 (1)低碳钢零件低碳钢零件 (2)中、高碳钢零件中、高碳钢零件 F由于钢中含碳量的增高，焊接接头处容易产生焊缝内由于钢中含碳量的增高，焊接接头处容易产生焊缝内的热裂纹、热影响区内由于冷却速度快而产生低塑性的热裂

32、纹、热影响区内由于冷却速度快而产生低塑性淬硬组织引起的冷裂纹，焊缝根部主要由于氢的渗入淬硬组织引起的冷裂纹，焊缝根部主要由于氢的渗入而引起的氢致裂纹等。而引起的氢致裂纹等。 为了防止中、高碳钢零件补焊过程中产生的裂纹，可采取为了防止中、高碳钢零件补焊过程中产生的裂纹，可采取以下措施：以下措施： 1)焊前预热焊前预热F焊件的预热温度根据含碳量或碳当量、零件尺寸及结焊件的预热温度根据含碳量或碳当量、零件尺寸及结构来确定。构来确定。 2)选用多层焊选用多层焊F多层焊的优点是前层焊缝受后层焊缝热循环作用使晶多层焊的优点是前层焊缝受后层焊缝热循环作用使晶粒细化，改善性能。粒细化，改善性能。 中国矿业大学

33、机电学院3)焊后热处理焊后热处理F焊后热处理的作用在于消除焊接部位的残余应焊后热处理的作用在于消除焊接部位的残余应力，改善焊接接头的韧性和塑性，同时加强扩力，改善焊接接头的韧性和塑性，同时加强扩散氢的逸出，减少延迟裂纹的产生。散氢的逸出，减少延迟裂纹的产生。4)尽可能选用低氢焊条以增强焊缝的抗裂性能。尽可能选用低氢焊条以增强焊缝的抗裂性能。5)加强焊接区的清理工作，彻底清除油、水、锈加强焊接区的清理工作，彻底清除油、水、锈以及可能进入焊缝的任何氢的来源。以及可能进入焊缝的任何氢的来源。6)设法减少母材溶入焊缝的比例设法减少母材溶入焊缝的比例中国矿业大学机电学院2铸铁件的补焊铸铁件的补焊 (1)

34、铸铁件补焊的特点。铸铁含碳量高、组织不均匀、强度铸铁件补焊的特点。铸铁含碳量高、组织不均匀、强度低、脆性大，是种对焊接温度较为敏感而且焊接性差的材低、脆性大，是种对焊接温度较为敏感而且焊接性差的材料。其补焊的特点在于：料。其补焊的特点在于： 1)焊缝处易产生白口组织，它脆而硬，难以切削加工焊缝处易产生白口组织，它脆而硬，难以切削加工F防止白口的措施有调整焊缝的化学成分、焊前预热和焊防止白口的措施有调整焊缝的化学成分、焊前预热和焊后缓冷、采用小电流焊接减少母材熔深等。后缓冷、采用小电流焊接减少母材熔深等。 2) 补焊时容易产生大的焊接应力，在零件的薄弱部位容易补焊时容易产生大的焊接应力，在零件的

35、薄弱部位容易产生裂纹。产生裂纹。F防止产生裂纹的原则是减小焊接应力，可以从减小补焊防止产生裂纹的原则是减小焊接应力，可以从减小补焊区和工件整体之间的温度梯度或改善补焊区的膨胀和收区和工件整体之间的温度梯度或改善补焊区的膨胀和收缩条件等几方面采取措施。缩条件等几方面采取措施。中国矿业大学机电学院 (2)铸铁件补焊的方法铸铁件补焊的方法表表3-1 常用铸铁件补焊方法常用铸铁件补焊方法 中国矿业大学机电学院三、堆焊三、堆焊 堆焊修复的目的：在零件表面堆敷金属，使其满足零件的堆焊修复的目的：在零件表面堆敷金属，使其满足零件的尺寸和精度要求，并使其具有一定的性能，以满足零件表尺寸和精度要求，并使其具有一

36、定的性能，以满足零件表面的耐磨或耐热、耐腐蚀等要求。面的耐磨或耐热、耐腐蚀等要求。 1堆焊技术特点堆焊技术特点 1) 对堆焊技术的要求除满足零件的尺寸要求外，主要是对堆焊技术的要求除满足零件的尺寸要求外，主要是满足零件性能方面的要求。满足零件性能方面的要求。 2) 为了满足性能上的要求，首要的问题是选用合适的堆为了满足性能上的要求，首要的问题是选用合适的堆焊层合金。焊层合金。 3) 由于堆焊技术是在零件表面进行，使零件不对称受热由于堆焊技术是在零件表面进行，使零件不对称受热极为显著，致使堆焊后零件变形明显。极为显著，致使堆焊后零件变形明显。中国矿业大学机电学院2堆焊合金堆焊合金目前，堆焊合金种

37、类繁多，可满足不同工况需要。目前，堆焊合金种类繁多，可满足不同工况需要。教材表教材表3-2列出了我国常用堆焊合金的类型、合金列出了我国常用堆焊合金的类型、合金系统、堆焊层硬度、主要特点及用途等，可供使系统、堆焊层硬度、主要特点及用途等，可供使用中参考。用中参考。中国矿业大学机电学院选择堆焊合金时一般按照以下原则：选择堆焊合金时一般按照以下原则：(1)满足零件的工作条件满足零件的工作条件(2)考虑经济性考虑经济性(3)考虑焊接性考虑焊接性3堆焊方法堆焊方法几乎所有熔化焊方法均可用于堆焊。常用堆焊方几乎所有熔化焊方法均可用于堆焊。常用堆焊方法及其特点如表法及其特点如表3-3所示。所示。 中国矿业大

38、学机电学院表表3-3 常用堆焊方法及其特点常用堆焊方法及其特点中国矿业大学机电学院第三节第三节 热喷涂和喷焊技术热喷涂和喷焊技术热喷涂和喷焊技术，它们不仅能够恢复机械零件热喷涂和喷焊技术，它们不仅能够恢复机械零件磨损的尺寸，而且通过选用合适的喷涂磨损的尺寸，而且通过选用合适的喷涂(喷焊喷焊)材材料，还能够改善和提高包括耐磨性和耐腐蚀性等料，还能够改善和提高包括耐磨性和耐腐蚀性等在内的零件表面的性能。在内的零件表面的性能。一、热喷涂技术一、热喷涂技术1热喷涂技术原理热喷涂技术原理F利用氧乙炔火焰、或者电弧等热源，将喷涂材利用氧乙炔火焰、或者电弧等热源，将喷涂材料料(呈粉末状或丝材状呈粉末状或丝材

39、状)加热到熔融状态，在氧加热到熔融状态，在氧乙炔火焰、或者压缩空气等高速气流推动下，乙炔火焰、或者压缩空气等高速气流推动下，喷涂材料被雾化并被加速喷射到制备好的工件喷涂材料被雾化并被加速喷射到制备好的工件表面上。表面上。中国矿业大学机电学院 2热喷涂技术种类热喷涂技术种类F按照所用热源不同，热喷涂技术可分为按照所用热源不同，热喷涂技术可分为氧乙炔火焰喷氧乙炔火焰喷涂、电弧喷涂、高频喷涂、等离子喷涂、激光喷涂和涂、电弧喷涂、高频喷涂、等离子喷涂、激光喷涂和电子束喷涂电子束喷涂等。等。 3热喷涂技术特点热喷涂技术特点F(1)适用范围广适用范围广F(2)工艺灵活工艺灵活 F(3)喷涂层减磨性能良好喷

40、涂层减磨性能良好 F(4)工件受热影响小工件受热影响小 F(5)生产率高生产率高 热喷涂技术缺点热喷涂技术缺点:F喷涂层与工件基体结合强度较低，不能承受交变载荷喷涂层与工件基体结合强度较低，不能承受交变载荷和冲击载荷；工件表面粗糙化处理会降低零件的刚性；和冲击载荷；工件表面粗糙化处理会降低零件的刚性；涂层质量靠严格实施工艺来保证，涂层质量尚无有效涂层质量靠严格实施工艺来保证，涂层质量尚无有效的检测方法。的检测方法。中国矿业大学机电学院4氧乙炔火焰喷涂技术氧乙炔火焰喷涂技术 该技术是以氧乙炔焰为热源，借助高速气流将喷涂粉末吸该技术是以氧乙炔焰为热源，借助高速气流将喷涂粉末吸入火焰区，加热到熔融状

41、态后再喷射到制备好的工件表面，入火焰区，加热到熔融状态后再喷射到制备好的工件表面，形成喷涂层。形成喷涂层。 氧乙炔火焰喷涂设备氧乙炔火焰喷涂设备主要包括主要包括喷枪、氧气和乙炔储存器喷枪、氧气和乙炔储存器(或发生器或发生器)、喷砂设备、电火花拉毛机、表面粗化用工具、喷砂设备、电火花拉毛机、表面粗化用工具及测量工具及测量工具等。等。 喷枪是氧乙炔火焰喷涂技术的主要设备。国产喷枪大体上喷枪是氧乙炔火焰喷涂技术的主要设备。国产喷枪大体上可分为中小型和大型两类。中小型喷枪主要用于中小型和可分为中小型和大型两类。中小型喷枪主要用于中小型和精密零件的喷涂和喷焊，适应性较强。大型喷枪主要用于精密零件的喷涂和

42、喷焊，适应性较强。大型喷枪主要用于对大型零件的喷焊，生产效率高。对大型零件的喷焊，生产效率高。 中小型喷枪的典型结构如中小型喷枪的典型结构如图图7-9所示。当粉阀不开启时，所示。当粉阀不开启时，其作用与普通气焊枪相同，可作喷涂前的预热及喷粉后的其作用与普通气焊枪相同，可作喷涂前的预热及喷粉后的重熔。当按下粉阀开关阀柄，粉阀开启时，喷涂粉末从粉重熔。当按下粉阀开关阀柄，粉阀开启时，喷涂粉末从粉斗流进枪体，随氧乙炔混合流被熔融、喷射到工件上。斗流进枪体，随氧乙炔混合流被熔融、喷射到工件上。中国矿业大学机电学院图图7-9中国矿业大学机电学院 大型喷枪内设置有专门的送粉通道，有些大功率喷枪在喷大型喷枪

43、内设置有专门的送粉通道，有些大功率喷枪在喷嘴上还设有水冷却装置，这样可以长时间地工作。图嘴上还设有水冷却装置，这样可以长时间地工作。图7-10为一种大型喷枪的结构图。为一种大型喷枪的结构图。图图7-10中国矿业大学机电学院喷砂设备一般采用压送式喷砂机。喷砂设备一般采用压送式喷砂机。电火花拉毛机主要用于热处理过的淬硬工件表面电火花拉毛机主要用于热处理过的淬硬工件表面粗化处理。粗化处理。其它表面粗化处理和表面清理用的工具有钢丝刷、其它表面粗化处理和表面清理用的工具有钢丝刷、手持砂轮机、砂纸等。手持砂轮机、砂纸等。测量工具及仪器有钢直尺、卡尺、卡钳、温度计测量工具及仪器有钢直尺、卡尺、卡钳、温度计等

44、。等。工件夹持可根据需要选用卧式车床等。工件夹持可根据需要选用卧式车床等。 中国矿业大学机电学院 氧乙炔火焰喷涂技术包括氧乙炔火焰喷涂技术包括喷涂前的准备、喷涂表面预处喷涂前的准备、喷涂表面预处理、喷涂及喷涂后处理理、喷涂及喷涂后处理等过程。等过程。 (1)喷涂前的准备喷涂前的准备 F喷涂前的准备工作内容有工艺制订，材料、工具和设喷涂前的准备工作内容有工艺制订，材料、工具和设备的准备两大方面。备的准备两大方面。 在工艺制订中主要考虑：在工艺制订中主要考虑： 1)确定喷涂层的厚度确定喷涂层的厚度F由于喷涂后必须机械加工，因此涂层厚度中应包括加由于喷涂后必须机械加工，因此涂层厚度中应包括加工余量，

45、同时还要考虑喷涂时的热胀冷缩。工余量，同时还要考虑喷涂时的热胀冷缩。 2)确定喷涂层材料确定喷涂层材料F选择涂层材料的依据是涂层材料的性能应满足被喷涂选择涂层材料的依据是涂层材料的性能应满足被喷涂工件的材料、配合要求、技术要求以及工作条件等，工件的材料、配合要求、技术要求以及工作条件等，据此，分别选择据此，分别选择结合层结合层和和工作层工作层用材料。用材料。 中国矿业大学机电学院 喷涂用粉末可分为喷涂用粉末可分为结合层用粉结合层用粉(简称结合粉简称结合粉)和和工作层用粉工作层用粉(简称工作粉简称工作粉)两类。两类。 结合粉喷在基体与工作层之间，故也称为结合粉喷在基体与工作层之间，故也称为底粉底

46、粉，它的作用，它的作用是提高基体与工作层之间的结合强度。是提高基体与工作层之间的结合强度。 结合粉目前多用镍、铝复合粉，它的特点是每个粉末颗粒结合粉目前多用镍、铝复合粉，它的特点是每个粉末颗粒中镍和铝单独存在，常温下不发生反应。中镍和铝单独存在，常温下不发生反应。 在喷涂过程中，粉末被加热到在喷涂过程中，粉末被加热到600以上时，镍和铝之间以上时，镍和铝之间就发生强烈的放热反应。同时，部分铝还被氧化，产生更就发生强烈的放热反应。同时，部分铝还被氧化，产生更多的热量。这种放热反应在粉末喷射到工件表面后还能持多的热量。这种放热反应在粉末喷射到工件表面后还能持续一段时间，使粉末与工件表面接触处瞬间达

47、到续一段时间，使粉末与工件表面接触处瞬间达到900以以上的高温。在此高温下镍会扩散到母材中去，形成微区冶上的高温。在此高温下镍会扩散到母材中去，形成微区冶金结合。大量的微区冶金结合可以使涂层的结合强度显著金结合。大量的微区冶金结合可以使涂层的结合强度显著提高。提高。中国矿业大学机电学院工作粉要满足表面使用条件，同时还能与结合层工作粉要满足表面使用条件，同时还能与结合层可靠地结合。氧乙炔火焰喷涂工作层用粉末种类可靠地结合。氧乙炔火焰喷涂工作层用粉末种类很多，有纯金属粉、合金粉、金属包复粉、金属很多，有纯金属粉、合金粉、金属包复粉、金属包复陶瓷的复合粉等多种类型。包复陶瓷的复合粉等多种类型。3)确

48、定喷涂参数确定喷涂参数F根据涂层的厚度、喷涂材料性能、粒度来确定根据涂层的厚度、喷涂材料性能、粒度来确定热喷涂的参数，包括乙炔气、氧气的压力、喷热喷涂的参数，包括乙炔气、氧气的压力、喷涂距离、喷枪与工件的相对运动速度等。涂距离、喷枪与工件的相对运动速度等。中国矿业大学机电学院(2)喷涂表面预处理喷涂表面预处理1)基体表面的清洗、脱脂基体表面的清洗、脱脂 F清洗的主要对象是基体待喷区域及其附近表面清洗的主要对象是基体待喷区域及其附近表面的油污、水、锈和氧化皮层。可采用碱洗法、的油污、水、锈和氧化皮层。可采用碱洗法、有机溶剂洗涤法、蒸气清洗法等。有机溶剂洗涤法、蒸气清洗法等。 2)基体表面氧化膜的

49、处理基体表面氧化膜的处理 F一般采用机械方法，如切削加工方法和人工除一般采用机械方法，如切削加工方法和人工除锈法，也可用硫酸或盐酸进行酸洗。锈法，也可用硫酸或盐酸进行酸洗。 中国矿业大学机电学院3)基体表面的粗糙化处理。基体表面的粗糙化处理。常用的表面粗糙化处理方法有喷砂法、机械加工常用的表面粗糙化处理方法有喷砂法、机械加工法、化学腐蚀法、电火花拉毛法等。法、化学腐蚀法、电火花拉毛法等。喷砂法是最常用的粗糙化处理方法。喷砂法是最常用的粗糙化处理方法。对轴、套类零件表面的粗糙化处理，可采用车削对轴、套类零件表面的粗糙化处理，可采用车削粗浅螺纹、开槽、滚花等简易机械加工方法。粗浅螺纹、开槽、滚花等

50、简易机械加工方法。化学腐蚀法是通过对基体表面进行化学腐蚀而形化学腐蚀法是通过对基体表面进行化学腐蚀而形成粗糙的表面。成粗糙的表面。电火花拉毛法是将细的镍丝或铝丝作为电极，在电火花拉毛法是将细的镍丝或铝丝作为电极，在电弧作用下，电极材料与基体表面局部熔合，产电弧作用下，电极材料与基体表面局部熔合，产生粗糙的表面。生粗糙的表面。4)基体表面的预热处理基体表面的预热处理5)非喷涂表面的保护非喷涂表面的保护中国矿业大学机电学院 (3)喷涂喷涂对预处理后的零件应立即喷涂结合粉。对预处理后的零件应立即喷涂结合粉。涂层厚度应控制在涂层厚度应控制在Ni/Ae层为层为0.10.2mm，Ae/Ni层层为为0.08