轮机维护与修理 第六章(培训教材)

1、轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 1 ChongQing JiaoTong University Chapter 6 船机零件的修复工艺船机零件的修复工艺 (Repairing Technology) 引 言 零件磨损、疲劳等损伤是难以避免的， 对损坏零件不能都一概弃之。 此外，有时在无备件的情况下，要 采用一定方法将损坏零件修复 本章主要介绍常用的修复工艺。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 2 ChongQing JiaoTong University Chapter6 船机零件的修复工艺船机零件的修复工艺 重点：船机零件修复工艺。 难点：船机零件修复工

2、艺的选择与修理 掌握知识点： 磨损零件的修复原则 机械加工修复常用的方法 电镀工艺的原理及组成单元 镀铬的工艺过程及其特点 耐磨镀铬层的种类及应用场合 热喷涂工艺 金属扣合工艺 塑性变形修复法 粘接修复 研磨 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 3 ChongQing JiaoTong University 本章重点本章重点 结合典型船机零件的修复实例介绍各种修复工艺，特别 是明确各种工艺在船机零件修复中的应用。 比较各种修复工艺的特点、区别、适用的修复零件等。 学习方法学习方法 掌握各种修复方法的特点，其中对金属扣合工艺、电镀工 艺（镀铁、镀铬）、焊补、粘结、研磨等的工艺过程

3、要有 较深入的了解，以便能正确地运用。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 4 ChongQing JiaoTong University 6-1 船机零件修复工艺选择(The choice of repair technology) 6-2 机械加工修复 (Machining Repair) 6-3 电镀工艺（Electroplating） 6-4 热喷涂工艺（Spraying） 6-5 焊补修理(weld up) 6-6 金属扣合工艺 （Metal Lock） 6-7 粘接修复技术（Adhesion） 6-8 研磨技术(Grinding Technology) 6-9 表面

4、强化工艺(Surface hardening process) 练习题 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 5 ChongQing JiaoTong University 6-1 船机零件修复工艺的选择船机零件修复工艺的选择 1 船机零件修复意义与原则船机零件修复意义与原则 1.1 修复意义 1.2 修复原则 2 磨损零件的修复原则和磨损极限标准磨损零件的修复原则和磨损极限标准 2.1 磨损件修复原则 2.2 磨损极限标准 3 修复工艺的选择修复工艺的选择 3.1 修复工艺的种类 3.2 修复工艺的选择 4 确定零部件修换应考虑的因素确定零部件修换应考虑的因素 5 修复工艺规程

5、的制定修复工艺规程的制定 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 6 ChongQing JiaoTong University 1.1 修复意义 1) 恢复损坏零件的使用功能，延长使用寿命，尤其在缺少 备件的情况下解决应急之需； 2) 减少备件，减少新零件的购置，节约资源的浪费，降低 修船费用，从而减少闲置资金，有利于生产； 3) 促进修复工艺和技术的提高。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 7 ChongQing JiaoTong University 1.2 修复原则修复原则 选用修复工艺应从从质量质量、经济经济和和时间时间三方面综合权衡，满足下列原则： 1

6、）修复费用费用新件制造成本制造成本或购买费用购买费用（S修/T修45号钢的淬硬层，但不易磨合； （3）镀铁层耐磨性高于新件； （4）喷涂层与新件相当，等离子喷涂新件37倍。 3）修复层对零件疲劳强度的影响）修复层对零件疲劳强度的影响 疲劳强度降低 45号钢试棒0 喷涂层14 电弧焊层21 镀铬层25 镀铁层29 振动堆焊38 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 18 ChongQing JiaoTong University 5）对零件变形和材料性能的影响 一般，800高温会使零件退火、表面层淬硬组织遭到 破坏、热变形增大。 1）电镀、喷涂对零件的加热量小，零件变形小、零件表

7、面淬硬层或渗碳层组织几乎不受影响； 2）堆焊、焊接、喷焊，对零件加热量大、零件温度高、 热变形大，对零件精度和表面层组织有一定影响。故修 复时应对零件预热，修复后还需进行适当地热处理或整 形加工。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 19 ChongQing JiaoTong University 4. 确定零部件修换应考虑的因素 4.1 对机械设备精度的影响对机械设备精度的影响 对工作精度影响大，则修换；否则用到下一个修理期。 4.2 对完成预定使用功能的影响对完成预定使用功能的影响 不能完成预定功能，则修换 4.3 对生产效率的影响对生产效率的影响 生产率明显下降，则修换

8、4.4 对零部件强度和刚度的影响对零部件强度和刚度的影响 4.5 磨损条件磨损条件 4.6 经济分析经济分析 分析是否修换和什么时候最合适。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 20 ChongQing JiaoTong University 5. 修复工艺规程的制定 5.1 调查研究调查研究 查明缺陷部位、性质、损坏程度； 分析工作条件、材料结构和热处理情况； 明确修复要求 比较修复工艺特点。 5.2 确定修复方案确定修复方案 根据损坏情况和修复工艺适用范围和工艺选择原则，确定方案。 5.3 制定修复工艺规程制定修复工艺规程(p86) 1）合理编排顺序 2）保证精度的要求 3

9、）保证足够的强度 4）安排平衡试验工序 5）保证适当硬度 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 21 ChongQing JiaoTong University 6-2 机械加工修复机械加工修复 (Machining Repair) 零件磨损、腐蚀等损坏后，采用机械加工方法修复，使之恢 复要求的几何形状和配合间隙，以恢复使用性能。 新旧件修复的不同 旧件修复的特点：旧件修复的特点： 1）修理中加工零件品种较多，数量较少。 2）加工余量小，有一定限制。 3）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，使零件的修理困难较大， 加工技术要求较高。 轮

10、机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 22 ChongQing JiaoTong University 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）零件的定位基准与加工精度（一）零件的定位基准与加工精度 机械加工修复中定位基准选用原则： 重合原则、基准同一原则、均匀性原则 （二）轴类零件的过渡圆角（二）轴类零件的过渡圆角 对曲轴应尽量取其图纸规定的上限 （三）零件的表面粗糙度（三）零件的表面粗糙度 零件表面粗糙度的高低影响零件的疲劳强度 耐磨性、油膜的形成、配合性质、抗腐蚀性 解决办法：抛光、滚压 （四）零件的平衡（四）零件的平衡 6-2 机械加工修复机械加

11、工修复 (Machining Repair) 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 23 ChongQing JiaoTong University 6-2 机械加工修复机械加工修复 (Machining Repair) 二、机加工修复法的种类二、机加工修复法的种类 1 修理尺寸法 2 尺寸选配法 3 附加零件法 4 局部更换法 5 成套更换法 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 24 ChongQing JiaoTong University 1 修理尺寸法修理尺寸法 1.1 定义：定义： 将零件（配合件中较贵重一个）损坏工作表面进行机加工，消除损坏 缺陷，使零

12、件原始尺寸改变为另一尺寸（称为修理尺寸），而配合件 中另一个零件按修理尺寸重新制造，达到要求配合间隙和配合特性。 例如，曲轴主轴颈过度磨损后，在保证轴颈强度要求下、光车主轴颈， 依光车后的尺寸重新配制主轴瓦使具有原有的轴承间隙。 孔：修理尺寸 原始尺寸； 轴：修理尺寸 原始尺寸。 1.2 修理尺寸的确定原则修理尺寸的确定原则： （1）最小加工余量原则 （2）分级修理原则 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 25 ChongQing JiaoTong University 最小加工余量原则 修理尺寸实测尺寸（或+）消除缺陷 所需的最小加工余量。 孔：取“”，孔的修理尺寸 原始尺寸

13、； 轴：取“”，轴的修理尺寸 原始尺寸。 特点：特点： 最经济。 缺点 零件失去了互换性， 备件困难，仅适用于单件生产。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 26 ChongQing JiaoTong University 分级修理原则分级修理原则 方法：方法：零件按规定好的分级修理尺寸进行加工。（零件加工余量可能不是最 小加工余量） 配合件之一按相应分级修理尺寸制造好，直接选用，无须单件制造。 例如： 一根轴，全新时，主轴颈D300mm;工作后，磨成了椭圆，规定： 第一次整圆修理尺寸为：299.75mm; 第二次整圆修理尺寸为：299.50mm; 第三次整圆修理尺寸为：299

14、.25mm （分级尺寸一般为等差数列） 根据强度要求确定轴的报废尺寸。同时根据分级尺寸，预制好许多轴瓦， 直接进行选用。 特点：特点： 修理周期短，经济性好；使单件变成了批量生产。 应用：应用：曲轴轴颈、缸套、活塞等零件的修理。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 27 ChongQing JiaoTong University 2 尺寸选配法尺寸选配法 方法：方法： 将一批相同机型的配合件，先机加工，使其具有正确几何形状（消除 缺陷和几何形状误差），然后根据配合要求进行选配。 特点：特点： 必须有一小批配合件。数量太少，则不易组成新的配合件。各对配合 件具有不同的基本尺寸，不

15、能修复所有的零件。 应用：应用： 精密偶件的修理（喷油泵的柱塞套筒；喷油器的针阀阀座）。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 28 ChongQing JiaoTong University 3 附加零件法附加零件法 方法：方法： 过度磨损零件表面机加工 恢复几何形状附加特制零件（衬套压 入） 对衬套进行机加工 恢复其原有尺寸和配合性质。 应用：应用： 磨损件、裂纹的修理（如：缸盖进、排气阀损坏后，用镶套修理，即 压入一衬套。再如，尾轴的轴颈镶铜套）。 特点：特点： 衬套与被修理件配合为过盈配合；钢衬套的厚度一般 22.5mm，铸 铁衬套厚度一般 45mm，以保证刚度，材料要尽

16、量相同。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 29 ChongQing JiaoTong University 4 局部更换法局部更换法 方法：方法： 贵重或尺寸较大零件，若只是局部损坏，在保 证强度要求前提下，从零件上去除损伤部分， 再制造出这一部分新品，使其与零件余留部分 （用焊接或其它方法）结合。 例如： 铸钢活塞顶部被烧蚀或出现了严重裂纹，将整 个顶部割去，然后依据割去的部分用同样的材 料制造一个新顶，用焊接法连接，焊接后进行 必要的加工，达到使用要求。(FIG.6-2) 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 30 ChongQing JiaoTong U

17、niversity 5 成套更换法成套更换法 为了缩短修理周期，对损坏零件（或组件），连同整台机 械一起拆下，换上完好的一台。 换下的机械经修理后又作为备件。例如：高压油泵中的精 密偶件损坏后，将整台高压油泵更换，换下的油泵待精密 偶件修复（或换新）后作为备件使用。 应用 适用于同类机型较多的船舶修理。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 31 ChongQing JiaoTong University 二、二、 6. 钳工加工修复钳工加工修复 6.1 铰孔 6.2 珩磨 6.3 研磨 6.4 刮削 7. 换位修理法换位修理法 p90 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学

18、航海学院 32 ChongQing JiaoTong University 6-3 电镀工艺电镀工艺（Electroplating） 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 33 ChongQing JiaoTong University 1 概述 电镀电镀: 利用电解原理电解原理使金属或非金属零件的表面上镀覆一层金 属的操作。它是一种修复工艺是一种修复工艺，也是一种强化工艺一种强化工艺。 应用 广泛应用于修船，例如活塞环槽、缸套镀铬，曲轴镀铁等。 1.1 电解、电镀基本原理电解、电镀基本原理 1.2 电镀工艺电镀工艺 1.3 镀层的分类镀层的分类 轮机维护与修理轮机维护与修理 重

19、庆交通大学航海学院 34 ChongQing JiaoTong University 1.1 电解、电镀基本原理电解、电镀基本原理 1）电解）电解 在电解液中插入两个电极通入直流电， 使溶液的离子产生化学反应叫电解。 2）电镀实质是电解过程。）电镀实质是电解过程。 电镀时，使用直流电源，溶液中金属正离子趋于阴极，得到 电子而析出镀到零件表面上；负离子趋向阳极，使阳极溶解， 变成正离子进入溶液。 阴极得到电子还原反应； 阳极失去电子氧化反应。 氧化与还原反应同时进行。氧化与还原反应同时进行。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 35 ChongQing JiaoTong Univ

20、ersity 3）电化当量）电化当量 金属离子在溶液中带正电，每析出一个价金属原子，需一个电子。故析出 金属重量与流过的电子数量（即电量）成正比。 电镀中电量Q的单位为安培小时(度)，（1度3600库仑2.251022个电子 电量。） 电化当量电化当量C：理论上指每安培小时电量能析出的金属重量（g） 几种常见金属的电化当量几种常见金属的电化当量 铬 Cr60.323 (g/A.h)银 Ag 4.025 镍 Ni1.095铁 Fe 1.042 铜 Cu2.372锡 Sn 1.108 铜 Cu1.186铅 Pb 3.865 锌 Zn 1.220 金属理论镀积重量电化当量电量电化当量电流时间 例：酸

21、性镀铜（ Cu），电流为10A，镀2小时，则： 镀积重量 G 1.186102=23.72 g 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 36 ChongQing JiaoTong University 4）电流效率）电流效率 电镀过程中，因一部分电流在电解水，故并不是所有电流 用来析出金属。 所以： 电流效率实际镀积重量 / 理论镀积重量 Gr / G。 实际重量Gr GCIt 酸性镀铜电流效率98%，镀铁90， 镀铬只有1215%。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 37 ChongQing JiaoTong University 1.2 电镀工艺电镀工艺 被镀

22、零件作为阴极，欲镀金属作为阳极； 使阳极形状符合零件待镀表面的形状。 电镀槽一般采用不溶金属或非金属，如铅、铅 锑合金、塑料等。 电解液是所镀金属离子的盐溶液。 电镀时，阳极金属失去电子变为离子溶于电解 液中，发生氧化反应；阴极附近的离子获得电 子而沉积于零件表面，发生还原反应。 电镀工艺电镀工艺 有槽电镀有槽电镀 无槽电镀无槽电镀（电刷镀） 有槽电镀有槽电镀 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 38 ChongQing JiaoTong University 1.2 电镀工艺电镀工艺 关键：关键： 严格控制严格控制 工艺参数工艺参数 电流密度 电解液温度 电镀时间等 优良镀层

23、优良镀层 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 39 ChongQing JiaoTong University 1.3 镀层的分类镀层的分类 1）耐磨镀层：镀铬、铁等； 2）修复性镀层：同上； 3）防护性镀层：如镀铬； 4）防护装饰性镀层：镀铜、铬等。 在船厂修复应用较多的是镀铬、镀铁。应用较多的是镀铬、镀铁。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 40 ChongQing JiaoTong University 2 镀铬镀铬 零件作阴极零件作阴极；铅锑合金作阳极铅锑合金作阳极； 电解液：电解液：CrO3+H2SO4+H2O配置。 电化学反应：电化学反应： 阴极阴

24、极：Cr6+ + 6eCr, 2H+ + 2eH2 阳极阳极：Cr3+ 3eCr6+; 4OH- 4e2H2O+O2 2.1 镀铬工艺镀铬工艺 2.2 镀铬的特点镀铬的特点 2.3 镀铬在修船中的应用镀铬在修船中的应用 2.4 注意事项注意事项 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 41 ChongQing JiaoTong University 2.1 镀铬工艺镀铬工艺 4）最后镀铬表面的机械加工：）最后镀铬表面的机械加工： 镀后磨削磨削加工，达要求的尺寸和几何形状。 1）零件镀前的准备）零件镀前的准备： 机加工待镀零件 表面，使其具有 正确几何形状； 清洁被镀表面（除油脂、

25、污物），提高镀层与待 镀表面结合强度 不镀表面包 扎绝缘材料 2）配制电解液：）配制电解液： 使其工作温度保持在5565。 3）镀后热处理：）镀后热处理： 镀铬层厚度0.1mm的较重要零件进行驱氢热处理，消除内应力以提高镀 层韧性和结合强度。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 42 ChongQing JiaoTong University 2.2 镀铬的特点镀铬的特点 优点：优点： （1）温度低（5565）； （2）镀层与基体结合强度高，b=300MPa(与镀前准备工作有关)； （3）镀层硬度、强度高；与镀层的厚度有关； （4）化学稳定性好，耐腐。 （5）铬层硬度高，摩擦系

26、数小，具有较高耐磨性，可使零件耐磨性提 高250倍。 （6）铬层允许厚度一般为0.1mm0.25mm，一般控制在0.5mm以下。 缺点：缺点： 铬的沉积速度慢，效率低，成本高； 内应力大，脆性大（与镀层厚度有关）； 镀铬过程中大量气体逸出，带出铬酸，危害皮肤、眼睛、呼吸道。镀铬镀铬 应通风。应通风。加强劳动保护 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 43 ChongQing JiaoTong University 2.3 镀铬在修船中的应用镀铬在修船中的应用 镀铬层分为防护、装饰性镀铬层防护、装饰性镀铬层和耐磨镀铬层耐磨镀铬层。 耐磨镀铬层耐磨镀铬层 提高表面耐磨性，延长使用寿命

27、，用于修复磨损、腐蚀。 按镀层结构分为以下两种： 特点：特点：铬层硬度高，耐磨性好，有一定韧性。 应用：应用： 用于提高负荷小且润滑条件好的零件耐磨性； 磨损零件的尺寸修复，如：曲轴、油泵等。 1）硬质镀铬层）硬质镀铬层 2）松孔镀铬层）松孔镀铬层 特点：特点：镀层呈网状和多孔状，储油性能好，可改善润滑条 件（犹如毛玻璃）。实践证明，合适网纹宽度0.06mm， 深度为：0.04mm0.09mm，孔隙率为： 2535。 应用：应用：负荷较大及润滑条件差的耐磨件修复。如：缸套、 活塞环、活塞销等。气缸套松孔镀铬层厚度一般为 0.15mm0.25mm，活塞环为0.10mm0.15mm。 轮机维护与修

28、理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 44 ChongQing JiaoTong University 2.4 注意事项注意事项 1）镀前准备）镀前准备： 镀前机加工（粗糙度Ra3.2）、清洗除油、配制阳极（与零件表面 具有相似的形状）。 2）镀后处理：）镀后处理： 除氢（H），机加工。 3）安全技术）安全技术： 铬酸有毒，要有好的抽风装置。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 45 ChongQing JiaoTong University 3 低温镀铁低温镀铁 3.1 镀铁原理镀铁原理 3.2 镀铁工艺特点镀铁工艺特点 3.3 无刻蚀低温镀铁无刻蚀低温镀铁 3.4 镀铁的

29、应用镀铁的应用 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 46 ChongQing JiaoTong University 3.1 镀铁原理镀铁原理 阳极为铁或低碳钢； 阴极为被镀零件； 电解液为FeCl2水溶液。 不对称交直流低温镀铁工艺：不对称交直流低温镀铁工艺： 不对称交 流电起镀起镀 不对称交流 电过渡镀 直流直流镀 牢固地沉积一层高硬度镀铁层 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 47 ChongQing JiaoTong University 不对称交流电镀铁 不对称交流电，使两个半波不等， 较大半波进行电镀获得镀层，较 小半波电解镀层，沉积镀层比电 解掉的

30、多。 在镀前1020min内，采用不对 称交流电起镀，可使镀层晶粒细 小均匀，表面较平滑，内应力较 相同电流密度下的直流电镀层小， 结合强度也较直流电镀层高得多。 结合强度可达450MPa，镀层不 易脱落。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 48 ChongQing JiaoTong University 镀铁工艺镀铁工艺 1）有效电流密度）有效电流密度J有效 有效和不对称比 和不对称比 有效电流密度J有效 J正 J负 ，（J正、J负分别为正负半波的电流密度） 不对称比 J正 / J负 当l1.3时，获得较小内应力的镀层。增加达68时，镀层的内应力 和硬度均增大。当8时，镀层

31、的硬度不再增加。 2）镀铁工艺）镀铁工艺 起镀时，1.3，均匀改变值，4min5min内增至8，再镀5min 10min，使应力与硬度均匀增加，以防内应力骤然增加造成镀层内脱层。 这一阶段为过渡镀，为直流电镀作准备。 过渡镀后，在不断电情况下把交流电转为直流电进行电镀。最后进行热 处理和机械加工等镀后处理。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 49 ChongQing JiaoTong University 3.2 镀铁工艺特点镀铁工艺特点 1）镀液温度低（2040），电解挥发小、对零件组织、性 能无影响； 2）镀层与基体的结合强度高，可达450MPa； 3）镀层晶粒细，硬度高

32、，耐磨性好，最高硬度HRC6365 ； 4）沉积速度快，镀厚能力强，沉积速度是镀铬的10倍，镀层 厚度24mm。 5）电流效率高，可达90，耗电少； 6）电解液配制容易，成本低，有害气体少，对环境污染小。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 50 ChongQing JiaoTong University 3.3 无刻蚀低温镀铁无刻蚀低温镀铁 （镀前表面的活化处理）： 镀前，铅板作阴极；零件作阳极；30硫酸硫酸作电解液；通直流电，电解零 件表面，除去表面氧化膜； 刻蚀后，捞起立即冲洗残硫酸，放入电镀池中电镀。 缺点：工艺复杂；冲洗造成污染；洗不净残酸进入电镀液影响镀铁质量。 表

33、面活化处理用盐酸盐酸水浸洗，腐蚀除去零件待镀表面氧化膜，中和去除碱 性水膜，形成酸性水膜。然后将零件放人电镀槽中，先进行对称交流活化 处理，再进行不对称交流起镀和过渡镀等。 工序减少，工艺简化，减省设备和降低污染，在保证质量前提下降低了成 本。镀层结合强度高、耐磨性更好，成品率高。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 51 ChongQing JiaoTong University 应用于修复要求镀层厚度较大的场合，如曲轴、精密偶 件、缸套等。 无刻蚀低温镀铁工艺的采用，在修复磨损失效的柴油机 曲轴方面成果显著，修复曲轴长度可达4m以上，使大批 报废曲轴重新获得使用，节省经费可

34、观。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 52 ChongQing JiaoTong University 4 电刷镀电刷镀（Brush Electroplating） 又称刷镀、涂镀，是一种无槽快速电镀工艺，始于又称刷镀、涂镀，是一种无槽快速电镀工艺，始于50年代，年代， 1984年定名为电刷镀。年定名为电刷镀。 4.1 电刷镀原理电刷镀原理 4.2 电刷镀工艺电刷镀工艺 4.3 电刷镀的工艺特点电刷镀的工艺特点 4.3 电刷镀的应用电刷镀的应用 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 53 ChongQing JiaoTong University 4.1 电刷

35、镀原理电刷镀原理 不需电镀槽，只需将零件与直流电源负极相接，镀笔与正 极相接。 刷镀时，将蘸满电镀液镀笔在零件表面上移动，即用镀笔 涂刷零件工作表面。 在电场作用下，电镀液中的金属离子向零件表面迁移，并 从表面获得电子后沉积其上形成镀层。 电刷镀是一种设备和工艺大为简化的电镀。如p95图64。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 54 ChongQing JiaoTong University 4.2 电刷镀工艺电刷镀工艺 1）电刷镀设备）电刷镀设备 主要设备：专用电源主要设备：专用电源 采用无级调节电压的直流电源，常用电压范围为050V。 主要工具：镀笔主要工具：镀笔 由手柄

36、和阳极组成。如图64所示，阳极采用石墨或铂合 金材料（不溶性）制作。 石墨应用最多，用脱脂棉包套（便于吸附、贮存电镀液， 防止两极直接接触，出现短路火花），形状依被镀零件表 面形状而定。 在阳极尺寸极小时用铂铱合金，用于修复划伤、小沟槽及 狭窄的棱面。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 55 ChongQing JiaoTong University 2）电刷镀溶液）电刷镀溶液 根据用途有： 表面预处理溶液表面预处理溶液 沉积金属溶液沉积金属溶液 退镀溶液退镀溶液 用以提高镀层与基体结合强度 用于除去不需镀覆表面镀层。 电净液电净液 活化液活化液 用电解方法清除零件表面油污和

37、杂质，处理后用清水冲洗。 用电解方法除去金属零件表面氧化膜，使零件表面露出金属光 泽，为镀层与基体金属结合创造条件。 酸性溶液酸性溶液 碱性和中性碱性和中性 电镀溶液电镀溶液 比碱性溶液沉积速度快1.53倍，不适用于材质疏松材料， 如铸铁，也不适用于不耐酸腐蚀材料，如锡、锌等 适于各种材质，使用性能好，可获得晶粒细小的镀层，在 边角、狭缝和盲孔等处有很好的均镀能力，无腐蚀性。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 56 ChongQing JiaoTong University 2）电刷镀工艺）电刷镀工艺 镀层厚度（半径方向 上）为0.30.5mm， 厚度内应力，结合 强度裂纹或

38、脱落。 若需较大厚度，采用 组合镀层，如图6-5所 示，先镀打底层，再 镀补偿尺寸的尺寸镀 层。在尺寸镀层间镀 夹心镀层 0.05mm， 最后再镀工作镀层。 零件表面准备零件表面准备打底层（过渡层）打底层（过渡层）镀工作镀层镀工作镀层 钢丝刷、丙酮清洁 电净、活化处理 确保零件表面光滑 平整，无油污、无 锈斑和氧化膜 选用特殊镍、碱铜等 作为底层，厚度一般 为2m5m 提高工作镀层与零件 金属基体结合力 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 57 ChongQing JiaoTong University 4.3 电刷镀工艺特点电刷镀工艺特点 1）无镀槽，设备简单，不受零件尺寸限

39、制； 2）电镀工艺简化，如：不需要包扎绝缘等； 3）镀层结合强度高于有槽电镀； 4）电镀液温度低（约50）对零件无影响； 5）沉积速度快，比有槽电镀快5倍以上，由此而得名。节约 能源与工时。 6）镀后一般不要加工，镀层厚度可控制。 7）污染少，操作方便。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 58 ChongQing JiaoTong University 4.4 电刷镀的应用电刷镀的应用 目前我国修船行业已普遍使用电刷镀修复船机零件。可修 复磨损和机械加工超差的船机零件，如活塞杆、增压器转 子轴、电机转子轴、水泵轴、尾轴衬套等。 1）轴颈磨损的修复。 2）孔类零件的修理。 3）

40、滚动轴承的修理。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 59 ChongQing JiaoTong University 6-4 热喷涂工艺热喷涂工艺（Spraying） 引言：引言： 热喷涂是近代各种喷涂、喷熔（或称喷焊）工艺的总称。热 喷涂工艺既是一种表面强化工艺，也是一种修复工艺。 原理：原理： 利用不同热源和工艺，将不同金属粉末喷涂或喷焊到零件的 工作表面，使之与零件的金属基体形成结合牢固的覆盖层 （可以满足不同的性能要求；或恢复损伤零件的原有尺寸和 几何精度，恢复配合性质）。 1 喷涂（喷涂（Spraying） 2 喷焊（喷焊（Spray Fusing） 轮机维护与修理

41、轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 60 ChongQing JiaoTong University 1 喷涂喷涂（Spraying） 1.1 热喷涂原理热喷涂原理 1.2 热喷涂的种类热喷涂的种类 1.3 热喷涂的设备热喷涂的设备 1.4 工艺过程工艺过程 1.5 喷涂工艺特点喷涂工艺特点 1.6 喷涂应用喷涂应用 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 61 ChongQing JiaoTong University 1.1 热喷涂原理热喷涂原理 原理：原理： 用专用喷枪喷枪把加热加热（金属粉末通过热源时被加热）到到熔化或近熔化熔化或近熔化 状态状态的合金粉末合金粉末直接喷涂

42、到喷涂到零件上加工预处理的表面表面上，从而在零 件的表面形成涂层。参见图66。 喷涂层性质：喷涂层性质： 不是熔合金属组织，而是大大小小金属小颗粒在塑性状态下机械结 合堆砌而成的，颗粒被撞扁成鱼鳞状，有孔隙便于贮油。 高温（近1000）熔滴与零件接触后急剧冷却至70 左右，产生淬 硬作用，故每颗扁金属外有一层硬的氧化膜和氮化膜。 喷射距离、压力、合金粉、涂层厚度等影响涂层质量。喷射距离、压力、合金粉、涂层厚度等影响涂层质量。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 62 ChongQing JiaoTong University 1.2 喷涂的种类喷涂的种类 按熔化喷涂、喷熔材料按

43、熔化喷涂、喷熔材料所用能源所用能源分类分类 喷涂喷涂： 电弧喷涂、等离子喷涂、火焰喷涂（包括爆炸喷涂、超音速喷涂）等； 喷熔：喷熔： 火焰粉末喷熔、等离子粉末喷熔等。 喷涂材料：丝状和粉末状喷涂材料：丝状和粉末状 （1）打底粉：自熔性好，与基体可形成冶金结合，增加结合强度。 （2）工作粉：形成工作层。 合金粉末的牌号很多，可根据要求选用。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 63 ChongQing JiaoTong University 1.3 喷涂的设备喷涂的设备 设备设备：热源热源、喷枪喷枪及及附助设备附助设备 喷枪（与气焊炬相似，多一个送粉系统）；氧气瓶；乙炔发生器或乙

44、炔 瓶；夹具；粉末及预热工件烘箱等。 电弧喷涂电弧喷涂 利用电弧加热金属使之熔化，用压缩空气将熔化金属吹成雾状 喷到零件表面形成涂层的工艺。主要设备：直流电焊机、空气压缩机、 电喷枪和各种辅助设备。电弧喷涂的最高温度可达55386649。 等离子喷涂等离子喷涂 将电流和惰性气体（如氮气、氩气等）通过等离子喷枪，造 成强烈电弧放电，形成的等离子流能量高度集中，温度可达11093。 等离子弧作热源熔化金属喷至零件表面形成涂层工艺。主要设备有等离 子喷枪、硅整流直流电源和各种辅助设备。 火焰喷涂火焰喷涂 利用氧乙炔火焰熔化金属，用压缩空气将其喷至零件工作表 面形成涂层的工艺。喷涂使用氧和乙炔为1 1

45、的中性焰，温度可达 3100左右。主要设备有气源、喷枪和辅助设备等。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 64 ChongQing JiaoTong University 1.4 工艺过程工艺过程 1）喷前准备：包括预处理、表面准备、预热等。 预处理预处理：凹切、清洁（一般采用四氯化碳除油污）； 粗化：粗化：用喷砂、拉毛、开槽、车螺纹、滚花等方法（喷熔面不需粗化）。 保护保护：非喷涂表面隔离保护（用胶带、有机硅树脂、水玻璃或其它保护材 料遮盖保护）。 预热预热：喷涂前零件待喷表面应预热，以除掉表面的潮气，降低涂层收缩应 力，防止涂层产生裂纹。预热温度在70150，最高不超高27

46、0。 2）喷底粉：厚度0.10.2mm。 3）喷工作层：厚度0.31.5mm（依要求而定）。 4）喷涂层机加工： 车削时，刀具要锋利，吃刀深度要小；磨削时，最好在200的机油中浸 泡30分钟。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 65 ChongQing JiaoTong University 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 66 ChongQing JiaoTong University 1.5 喷涂工艺特点喷涂工艺特点 优点：优点： 适用材料及喷涂材料广； 设备简单、操作容易、效率高； 热应力小、几乎不变形（低于250）； 涂层厚度从0.05mm至几毫米

47、，且被喷零件尺寸不限； 涂层贮油性好，有利于润滑。 缺点缺点： 喷涂层与零件表面主要为机械结合，结合强度低，约为 5MPa50MPa，抗冲击性能差。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 67 ChongQing JiaoTong University 1.6 应用应用 适用于修复磨损、腐蚀或加工超差的零件，不适合修复承 受高应力交变载荷或冲击性载荷的零件。 1）磨损件修复，如：轴、增压器的转子； 2）铸件局部缺陷的修复； 3）新制零件工作表面强化。 据有关单位对滑动轴承实验： 普通淬硬钢轴断油后，不到3小时油膜破坏，轴咬伤； 喷涂轴在孔隙吸饱润滑油后，同样条件下可连续运行20

48、h 以上。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 68 ChongQing JiaoTong University 2 喷焊喷焊（Spray Fusing） 2.1 定义：定义：喷枪把加热到熔化状态的合金粉末喷到零件表面上，再用火焰使 涂层重新熔化，使涂层与金属零件的表面熔焊在一起。 2.2 操作方法：操作方法： 粉末火焰喷熔所用设备和喷枪与粉末火焰喷涂相同。 喷熔前，清洁零件表面，除去油污和锈等，预热温度为200250。 喷熔采用一步法或两步法喷熔操作 1）一步法：一步法：喷一点粉末熔化一点，边喷边熔，喷粉与熔化交替进行； 2）二步法：）二步法：先喷粉，最后再熔化，适于大面积喷

49、焊。每次喷涂厚度为 0.2mm0.3mm，一次喷涂层不过厚，多次薄喷达到要求喷熔层。 重熔温度可达1000左右，零件表面虽未熔化，但表层与涂层交界处被 熔化涂层所溶解，金属元素的扩散、渗透使交界处构成新组织，形成表 面合金层。 但零件温度 变形，喷熔后应缓慢冷却或进行退火处理。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 69 ChongQing JiaoTong University 2 喷焊喷焊（Spray Fusing） 2.3 特点特点： 1）厚度0.12mm； 2）喷熔涂层与零件表面为冶金结合，结合强度高，约为 300MPa700MPa。 3）喷焊后应缓冷（或退火），防止裂纹

50、（热应力）和变 形。喷焊后一般要采用粗车和精磨。 2.4 应用应用： 等离子喷涂可喷高熔点材料，涂层致密，结合强度高。 受热应力、冲击、磨损作用而损坏的零件，如：轴类零 件、缸盖阀座的裂纹等。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 70 ChongQing JiaoTong University 小小 结结 喷涂与喷焊的区别喷涂与喷焊的区别 （1）对工件的热影响不同； （2）应用范围不同：喷涂适用于不受高应力交变载荷的静 配合面； （3）孔隙率：喷涂：组织疏松，储油性能好，耐蚀性差。 （4）喷涂层与零件表面主要为机械结合，结合强度低，约 为5MPa50MPa，抗冲击性能差。 喷熔

51、涂层与零件表面为冶金结合，结合强度高，约为 300MPa700MPa。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 71 ChongQing JiaoTong University 6-5 焊补修理焊补修理 1 概述概述 是船机零件的修理方法之一，主要针对零件的裂纹、断裂、 严重磨损、腐蚀和烧蚀等损坏的修理。 1）焊补：分为焊接和堆焊。可采用手工电弧焊或气焊等方 法实施焊补。 2）焊补工艺的特点： 成本低、工时少、效率高、堆焊层与零件基体结合强度高。 在船上用于应急修理。 缺点：焊补时零件温度高，易导致变形和裂纹。特别是铸铁 件的焊补需格外小心。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通

52、大学航海学院 72 ChongQing JiaoTong University 焊补工艺类别焊补工艺类别 各种管路及有色金属 尾柱、舵杆等 气焊 电弧焊 电渣焊 手工电弧焊船体结构各位置焊接 埋弧半自动焊 埋弧自动焊 气体保护焊 等离子焊接铝、铜合金及不锈钢构件 船体结构平角焊 舱壁构架的角焊 船用通风管道等 电阻对焊锚链 缝焊 点焊 烙铁钎焊 火焰钎焊 通风管道等 熔焊熔焊 压焊压焊 钎焊钎焊 熔化焊条，在零件表面熔覆一层或多层金属熔焊熔焊 焊补工艺焊补工艺 焊接 堆焊 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 73 ChongQing JiaoTong University 2

53、焊接（Welding） 2.1 定义定义 通过加热或加压，或加热+加压，使金属零件在连接处达 到原子间冶金结合的方法。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 74 ChongQing JiaoTong University 2 焊接（Welding） 2.2 原理原理 (依施加能量不同分为熔焊熔焊、压焊压焊和钎焊钎焊三大类) 1）熔焊熔焊：用加热方法进行焊接。 将焊件接头加热至熔化状态，不加压完成。加热原子动能 原子间 相互扩散紧密接触接头。如气焊、电弧焊、电渣焊等。 2）压焊：）压焊：用加压或加压加热的方法进行焊接。 加压加热：接头加热至塑性或表面熔化状态加压力接头接触面 积氧

54、化层破坏、挤出、晶格变形产生再结晶形成牢固接头。 施加足够压力工件塑性变形 原子间相互接触 牢固接头（如爆 炸焊等）；如锻焊、接触焊、摩擦焊等。 3）钎焊：）钎焊：采用比母材熔点低的钎料，借助其湿润母材作用，填充母材间隙 并与其相互扩散，冷凝后形成牢固接头。如烙铁钎焊、火焰钎焊等。 2.3 应用：应用： 裂纹与断裂修理。修船厂常选用气焊和电弧焊修理损坏的零件。例如应 急焊接断裂曲轴和曲轴裂纹、焊接修理螺旋桨桨叶裂纹等。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 75 ChongQing JiaoTong University 3 堆焊（Built-up Welding） 3.1 定义

55、：定义： 用熔化焊条的方法在零件损伤表面上熔覆一层或多层金属的方法。 保证质量的注意事项：保证质量的注意事项： （1）堆焊前零件待修表面清除油污、锈痕，使露出金属光泽； （2）预热，依零件材料和焊条确定预热温度； （3）依零件材料和对表面性能的要求选择焊条； （4）堆焊时采用分段多层堆焊法和逐步退焊法，两种方法的目地是在堆焊 时，使零件受热均匀，降低热应力和热变形。 分段多层堆焊法分段多层堆焊法 把长焊层分成若干短焊层，然后分段一层层堆焊； 逐步退焊法逐步退焊法 把长焊道分成若干段短焊道，每段由后向前焊。 多道焊堆焊时，各焊道应有一定的重叠，多层焊堆焊时，焊层之间依焊 道方向成90重叠。 （5

56、）零件堆焊后，应低温退火消除应力再机械加工。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 76 ChongQing JiaoTong University 3 堆焊堆焊 3.2 应用：应用： 主要针对磨损、腐蚀件的修复 增大或恢复零件的尺寸。如增压器壳体废气侧的腐蚀 部位的修复。活塞顶部严重烧蚀的修理等。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 77 ChongQing JiaoTong University 4 铸铁件的焊补修理铸铁件的焊补修理 铸铁件焊补易产生裂纹的原因：铸铁件焊补易产生裂纹的原因： 1）含碳量较高含碳量较高（为2.54.0），焊补时铸铁熔化后冷却，因冷

57、却速度较冷却速度较 大大易产生白口（Fe3C），白口收缩大； 铸铁塑性很低铸铁塑性很低，而焊补时热应力大热应力大；铸铁中含有较多的硫、磷含有较多的硫、磷（含硫0.02 0.2、含磷0.010.5），不仅引起脆性，而且促进白口促进白口。造成焊 补后零件产生裂纹。 2）铸铁中碳以片状石墨形式存在，焊补时石墨被高温氧化石墨被高温氧化生成CO气体， 使焊缝金属易产生气孔或咬边产生气孔或咬边。 3）作为摩擦零件使用时，铸铁组织中浸透油脂油脂，一般难以除去，焊补时使 焊缝中产生气孔产生气孔。 4）铸铁零件在铸造时产生的气孔、缩松、砂眼等也容易造成焊补缺陷。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学

58、院 78 ChongQing JiaoTong University 手工电弧焊铸铁的方法手工电弧焊铸铁的方法 方法有：方法有： 热焊法热焊法、半热焊法半热焊法和冷焊法冷焊法。 冷焊法： 铸铁零件整体温度不高于200时进行焊补的方法。 冷焊法的特点： 简便，焊补速度快，零件变形小。缺点是易产生淬硬组织而 出现白口， 铸铁焊接要求： 对焊补技术要求高，工艺要求严格，避免产生裂纹和气孔。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 79 ChongQing JiaoTong University 冷焊修理工艺冷焊修理工艺 缸盖裂纹焊补工艺介绍缸盖裂纹焊补工艺介绍 1）裂纹末端钻止裂孔（孔径

59、56mm）防止裂纹延伸； 2）用凿子沿裂纹开出U型坡口； 3）将缸盖缓慢加热到150400，用石棉布盖住缸盖，露出裂纹进行焊 补。冷焊时加热至200； 4）铸铁缸盖采用镍基铸铁焊条，铸钢采用耐热钢焊条； 5）用直流电焊机焊接，并用细焊条低电流施焊，减少母材的溶化量； 6）每次焊补长度不超过3040mm，而且焊得薄而窄，尽量减少焊补热 对缸盖的影响，乘焊缝红热状态，用小锤快速而轻轻敲击整条焊缝，减 少焊缝收缩应力防止裂纹产生； 7）焊后需保温缓冷至室温或低温退火处理防止出现白口。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 80 ChongQing JiaoTong University

60、 磨损铸铁零件的堆焊修复工艺磨损铸铁零件的堆焊修复工艺 采用短段热焊法采用短段热焊法： 对焊段进行600700预热，趁热堆焊，然后预热下一 个焊段和堆焊，余此类推。 每个焊段长度控制在2540mm。由于焊前预热温度高，能 够彻底除净零件表面上的油脂，因此焊缝内不会产生气孔， 采用短焊段热焊法修复磨损件，零件的整体温度仍较低， 仍属冷焊法。 用气焊预热，电焊施焊用气焊预热，电焊施焊 预热施焊交替进行，协调配合。并且对焊后部分的缓冷保 温等细致严格，以获得优良的堆焊修复质量。 轮机维护与修理轮机维护与修理 重庆交通大学航海学院 81 ChongQing JiaoTong University 铸铁