机电设备维护与管理PPT课件版 第六章

机电设备维护与管理主编：黄伟国防工业出版社目录上篇机电设备维修第一章设备维修管理概述第二章设备的可靠性与维修性第三章设备故障与维修方式第四章设备维修计划编制与实施第五章设备维修的拆卸与装配第六章典型修复技术第七章电气设备维修第八章数控机床类设备维护与维修第九章常用高低压成套电气设备的维护第十章特种设备的维护维修下篇机电设备管理第十一章机电设备管理概述第十二章设备管理的基础工作第十三章设备的资产管理第十四章设备使用期的日常管理

第十五章设备检修管理第六章典型修复技术

上篇机电设备维修第一节修复技术概述一、零件修复的意义1、节省制造时间。2、节约零件时需要的材料。3、可降低维修备件的消耗。4、可避免因其备件不足而停机。5、修复旧零件一般容易组织协调。6、减少更换件的制造，提高设备利用率。7、利用新技术修复旧件，还可以提高零件的某些性能，延长使用时间。二、选择修复技术应遵守的基本原则1、技术合理（1）考虑所选择的修复技术对机械零件材质的适应性在选择修复技术时，首先应考虑待修复机械零件的材质对修复技术的适应性。如喷涂技术在零件材质上的适用范围较宽，金属零件如碳钢、合金钢、铸铁件和绝大部分有色金属件及它们的合金件等几乎都能喷涂。在金属中只有少数的有色金属及其合金喷涂比较困难，例如纯铜，由于导热系数很大，常导致喷涂的失败。另外，以钨、钼为主要成分的材料喷涂也较困难。再如喷焊技术对材质的适应性较复杂。通常把金属材料按喷焊的难易分成四类：容易喷焊的金属，例如低碳钢、ωc<0.4％的中碳钢、铬镍基不锈钢、灰铸铁等，这些金属不经过特殊处理就可以喷焊；需要特殊处理即喷焊前预热、重熔后需缓冷后才可喷焊的材质，例如ωc>0．4％的中碳钢等；重熔后需要等温退火的材料，例如铬的质量分数大于11％的马氏体不锈钢等；目前还不适于进行喷焊加工的材质，例如铝、镁及其合金，青铜、黄铜等。

（2）考虑各种修复技术所能提供的覆盖层厚度下面推荐几种主要修复技术能达到的覆盖层厚度(专门验研究和长期积累的经验数据)。镀铬0.1～0.3mm镀铁0.1～5mm

金属喷涂0.2～10mm

喷焊0.5～5mm

电振动堆焊1～2.5mm

等离子弧堆焊0.25～6mm

埋弧堆焊厚度不限焊条电弧耐磨堆焊厚度不限（3）考虑覆盖层的力学性能（4）考虑修复技术应满足机械零件的工作条件（5）考虑对同一机械零件不同的损伤部位所选用的修复技术尽可能少。（6）考虑下次修复的便利。2、经济性好在保证机械零件修复技术合理的前提下，应考虑到所选择修复技术的经济性。但单纯用修复成本衡量经济性是不合理的，还需考虑用某技术后机械零件的使用寿命。因此，必须两方面结合起来考虑，综合评价。同时还应注意尽量组织批量修复，降低修复成本，提高修复质量。3、生产及工艺可行三、选择零件修复技术的方法与步骤（1）了解和掌握待修机械零件的损伤形式、部位和程度；了解机械零件的材质、物理、力学性能和技术条件；了解机械零件在机械设备中的功能和工作条件。（2）考虑和对照本单位的修复技术装备状况、技术水平和经验，并估算旧件修复的数量。（3）按照选择修复技术的基本原则，对待修机械零件的各单个损伤部位选择相应的修复技术。（4）全面权衡整个机械零件各损伤部位的修复技术方案。（5）择优确定修复方案。当待修机械零件全面修复技术方案有多个时，最后需要再次根据修复技术选择基本原则，择优选定其中一个方案作为最后采纳的方案。举例：一台1500t压力机，在某企业中属关键设备，已连续运行六年，因主液压缸柱塞严重划伤，需停机修复。（1）从技术合理考虑（2）从经济性、生产、设备状况考虑

四、具体修复时的问题（1）修理的对象不是毛坯，而是有损伤的旧机械零件，同时损伤形式各不相同。（2）机械零件制造时的加工定位基准往往被破坏，加工时需预先修复定位基准或给出新的定位基准。（3）需修理的磨损的机械零件，通常其磨损不均匀，而且需补偿的尺寸一般较小。（4）机械零件需修理表面在使用中通常会产生冷作硬化，并沾有各种污秽，修理前需有整理和清洗工序。（5）修复过程中采用各种技术方法较多，批量较小，辅助工时比例较高，尤其对于非专业化维修单位而言，多是单件修复。（6）修复高速运动的机械零件，其原来平衡性可能受破坏，应考虑安排平衡工序，以保证其平衡性的要求。（7）有些修复技术可能导致机械零件材料内部和表面产生微裂纹等，为保证其疲劳强度，要注意安排提高疲劳强度的工艺措施和采取无损探伤检验等手段。（8）有些修复技术如焊接或堆焊会引起机械零件变形，在安排工序时，应注意把会产生较大变形的工序安排在前面，并增加校正工序，对于精度要求较高、表面粗糙度要求低的工序应安排在后面。

五、选择修复技术应考虑的因素1、修复技术和工艺对零件材料的适应性常用修复技术对材料的适应性见表6-1。

表6-1各种修复技术对常用材料的适应性序号修复技术低碳钢中碳钢高碳钢合金结构钢不锈钢灰铸铁铜合金铝1镀铬+++--+2镀铁++++++3气焊+++-4手工电弧焊++-++-5埋弧电弧焊++6振动电弧焊+++++-7钎焊+++++++-8金属喷镀++++++++9塑料粘补++++++++10塑性变形++++11金属扣合+注：“+”修复效果好，“-”修复效果不好。2、各种修复技术所能达到的修补层厚度

表6-2修补层厚度3、零件结构对工艺选择的影响对零件的损坏部位进行修复时，应当综合分析零件的整体结构对该部位的限制。例如，轴上螺纹损坏时可车成直径小一个级别的螺纹，但要考虑与罗母配合旋入时是否受到临近轴径尺寸较大的限制。再如，镶螺纹套法修理孔、扩孔镶套法修理孔径时，孔壁厚度与临近螺纹孔的距离尺寸是主要的限制。4、零件修复后的力学性能表6-3是几种修补层的力学性能。

表6-3几种修补层的力学性能5、修复技术对零件精度的影响6、修复技术的可行性和经济性六、常用修复方法及选择表6-4为典型的修复技术举例。

零件名称磨损部位修理方法达到标称尺寸达到修理尺寸轴滑动轴承的轴颈和外圆柱面镀铬、镀铁、金属喷涂、堆焊并加工至标称尺寸车削或磨削提高几何形状精度滚动轴承的轴颈和过盈配合过盈配合面镀铬、镀铁、化学镀铜轴上键槽堆焊修理键槽、转位新铣床键槽键槽加宽，不大于原宽度的1/7，重新配键轴上螺纹堆焊、重车螺纹车成小一级螺纹外圆锥面磨到较小尺寸孔孔径镶套、堆焊、电镀、粘补镗孔圆锥孔镗孔后镶套刮削或磨削休整形状齿轮轮齿1．利用花键孔，镶新轮圈插齿2．齿轮局部断裂，堆焊加工成形大齿轮加工成负变位齿轮孔径镶套、堆焊、镀铬、镀铁、镀镍磨孔配轴导轨滑板滑动面研伤粘补镶面后加工电弧冷补焊、钎焊、粘补、刮削、磨削拨叉侧面磨损铜焊、堆焊后加工表6-4典型的修复技术七、机械零件修复工艺规程的拟定1、拟定机械零件修复工艺应注意的问题（1）修复待修复的表面时，要注意保护不修理表面的精度和材料理化性能不受影响。（2）注意修复技术对零件变形产生的影响，安排工序时，应将产生较大变形的工序安排在前面，并增加校正工序，将精度要求高的工序尽可以向后安排。（3）零件修理加工时需预先修复定位基准或给出新的定位基准。（4）有些修复技术可能会导致零件产生细微的裂纹，必须要注意提高疲劳强度的工艺措施和采取一些无损探伤检测手段。（5）修复高速运动的机械零件，还要考虑安排平衡工序。（6）修复工艺必须与企业的技术条件、工艺水平、检测能力、产品标准要求相适应。2、编制零件修理工艺规程的过程（1）熟悉材料性能（2）拟定工艺方法（3）工艺确定

第二节机械修复法利用机械连接、切削加工和机械变形等各种机械方法，使磨损、断裂、缺损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。一、钳工、机械加工法钳工、机械加工法是零件修复最常用的、也是最基本的方法，此类方法不仅仅是独立的直接修复零件，也可以在焊接修复、喷涂修复、电镀修复等多种修复方法中采用的修复工程的工序方法。钳工、机械加工法的具体方法包括钳工修补、车削加工、铣削加工、磨削加工、铰削加工、研磨加工等，是工厂中基本的加工方式，其所需要的加工设备也是工厂金加工常用的设备。零件修复中，机械加工是最基本、最重要的方法。使用机械加工的修理方法，简单易行，修理质量稳定可靠，经济成本低，在旧件修复中十分常见。缺点是零件的强度和刚度下降，如果需要更换或修复相配件，则使零件的互换性复杂化。二、修理尺寸法对机械设备的间隙配合副中较复杂的零件修理时可以不考虑原来的设计尺寸，而采用切削加工或其他加工方法恢复其磨损部位的形状精度、位置精度、表面粗糙度和其他技术条件，从而得到一个新的尺寸，这个尺寸称为修理尺寸。修理的的尺寸是新尺寸，对轴而言比原来的设计尺寸小，对孔而言比原来的设计尺寸大。而与此相配合的零件则按这个尺寸制造新的零件或修复，保证原来的配合关系不变，这种方法称为修理尺寸法。三、局部修换法某些零件在使用过程中，只是局部产生严重的磨损，其他部分还是完好，这种情况下，可将磨损部分严重的部位切除，重新制造零件，然后利用机械连接、焊接或粘接等各种方法固定在原来的零件上，使原来的零件得以修复的方法称为局部修换法。如图6-1a为将双联齿轮中磨损严重的小齿轮的轮齿切除，重新制作一个新的小齿圈，采用上述方法连接固定；图6-1b是在保留的轮毂上，铆接重制的齿圈；图6-1c是局部修换牙嵌式的离合器采用胶粘法固定。(a)(b)(c)图6-1局部修换法有些零件还可以采用掉头、转向的方法重新满足使用要求。图6-3是连接螺纹孔损坏后，转过一个角度，重新开孔。

图6-2键槽换位修理图6-3螺孔换位修理四、镶装零件法配合零件磨损后，在结构和强度允许的前提下，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。常用的方法有车轴或扩孔镶套、加垫和机械夹固等。如图6-4所示，在零件裂纹附近局部镶装补强板，一般采用钢板，螺钉连接。如果是脆性材料裂纹还应当钻止裂孔，止裂孔在裂纹末端，根据经验止裂孔的直径ø3～ø6。图6-5所示为镶套修复法，对损坏的孔，可以镗孔鑲套，孔尺寸应镗的足够大，保证套有必要的刚度，套的外径与孔有适当的过盈尺寸量，套的内经事先按照轴径配合加工好，也可以留有加工余量，镶入后再加工至工艺要求的尺寸。

图6-4镶装补强板修理法图6-5镶套修复法五、金属扣合法金属扣合法修复技术是借助于高强度合金材料制成的扣合连接件，在槽内产生塑性变形或热胀冷缩来完成扣合作用，使裂纹或断裂部分重新连接成一个整体，达到修复目的。金属扣合法有许多特点，修复的零件具有足够的强度和良好的密封性能；修复的整个过程在常温下实施，不会产生热变形；波形槽分散排列，波形键分层装入，逐片铆接，不会产生应力集中，操作简单，不需要复杂的设备和工具，便于就地修复。1、强固扣合法强固扣合法是先在垂直于裂纹或折断面的方面上，按照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键镶入槽中，在常温下铆接键部，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，将开裂的两个部分牢固地连接在一起。如图6-6为强固扣合法，波形键的形状如图6-7所示。

图6-6为强固扣合法图6-7为波形键2、强密扣合法对有密封有求的修复件，如高压力气缸和高压力容器等防渗漏零件，应采用强密扣合法进行修复。如图6-9所示。

图6-9强密扣合法3、热扣合法利用金属材料热胀冷缩的特性，将一定形状的扣合件经过加热扣入已在机件裂纹加工好的形状尺寸与扣合相同的凹槽中，扣合件冷却后手速将裂纹箍紧，达到修复的目的。适用于修复大型飞轮、齿轮、重型设备机身的裂纹级折断面。如图6-10（a）为圆环状热扣合件，图6-10（b）所示为工字形状热扣合件。热扣合件加热温度和过盈量可通过计算结合工艺条件和经验确定。

（a）（b）图6-10热扣合法4、优级扣合法对于承受高载荷的后壁机件，采用波形键扣合其修复质量不理想，质量不能保证，需要用优级扣合法。如大型设备的横梁、轧钢机主梁、辊筒等。如图6-11所示。加强件的形式有多种，如图6-12所示，图6-13为修复弯角附近的裂纹所用加强件的形式。

图6-11优级扣合法图6-12加强件图6-13弯角裂纹的加强方法第三节焊接修复技术利用焊接技术修复失效零件的方法称为焊接修复法。其中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补焊；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堆焊。焊接修复法也存在一些缺陷，如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，所以一般不宜于修复较高精度、细长和薄壳类零件。焊接过程中，零件产生了内应力，一般在焊接后要进行退火处理。尽管焊接修复法的灵活性大，但现场需要解决符合相当功率的电源。

一、补焊1、钢制零件的补焊通常情况下，机械补焊要比钢结构焊接困难。由于机械零件多为承载件，其材料既有物理性能和化学成分要求，还有尺寸精度和形位精度要求，焊接时还要考虑材料的焊接性以及焊后的加工性要求。（1）低碳钢零件（2）中、高碳钢零件①焊前预热。②选用多层焊。焊接后进行热处理。④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，彻底清洁油、水、锈以及可能进入焊缝的任何氢的来源。⑥设法减少母材料溶入焊缝的比例，例如焊接坡口的制备，应保证便于施焊但要尽量减少填充金属。2、铸铁件的补焊铸铁零件在设备结构支座、电机外壳等应用非常广泛。（1）铸铁件补焊的特点①铸铁含碳量高，补焊时易产生白口组织（指熔合区呈白亮的一片或一圈），它脆而硬，难以切削加工，而且还容易产生裂纹，铸铁中磷、硫含量较高，也带来焊接困难。②焊接时，焊缝容易产生气孔与咬边。（2）铸铁件补焊的方法常用的补焊方法列入表7-15中可供选用和参考。

表7-15常用铸铁件补焊方法补焊方法分类特点气焊热焊法焊前预热至600℃左右，在400℃以上施焊，焊后在650~700℃保温缓冷，采取铸铁填充料，铸件内应力小，不易裂，可加工冷焊法也叫不预热气焊法，焊前不预热，只用焊炬烘烤坡口周围或加热减应区，焊后缓冷，填充料同上。焊后不易裂，可加工，但减应区选择不当时则有开裂危险电弧焊热焊法采用铸铁芯焊条，温度控制同气焊热焊法，焊后不易裂，可加工半热焊法采用钢芯石墨型焊条，预热至400℃左右，焊后缓冷，强度与母材接近，但加工性不稳定冷焊法采用非铸铁组织的焊条，焊前不预热，要严格执行冷焊工艺要点，焊后性能因焊条而异。钎焊用气焊火焰加热，铜合金做钎料，母材不熔化，焊后不易裂，加工性好，强度因钎料而异二、堆焊堆焊修复的目的不是连接零件，而是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，以满足零件表面的耐磨或耐热、耐腐蚀等要求。堆焊技术既可用来制造新零件，也可用于修复旧零件。1、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，使零件不对称受热极为显著，致使堆焊后零件变形明显。2、堆焊合金表6-6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。

表6-6常用堆焊合金序号堆焊合金类型合金系统堆焊层硬度HRC焊条举例特点及用途举例1低碳低合金钢1Mn3Si2Mn4Si2Crl.5Mo≥22≥28≥22D107D127D112韧性好，有一定耐磨性，易加工、价廉，多用于常温下金属间的磨损件，如火车轮缘、齿轮、轴等2中碳低合金钢3Cr2Mo4Cr2Mo4Mn4Si5Cr3Mo2≥30≥30≥40≥50D132D172D167D212

抗压强度良好，适用于堆焊受中等冲击的磨损件，如齿轮、轴、冷冲模等3高碳高合金钢7Cr3Mn2Si≥50D207

耐低应力磨料磨损性能较好，用于推土机刀片，搅拌轴等4热稳定钢5CrMnSi3Cr2W85W9Cr5Mo2V≥45≥48≥55D397D337D322

热硬性和高温耐磨性较好，主要用于热加工模具5高铬钢1Cr132Cr133Cr13≥40≥4540~49D507D517

耐磨、耐腐蚀和气蚀。主要用于耐磨和耐腐蚀零件的堆焊，如阀座、水轮叶片耐气蚀层。Cr12型主要用于冷冲模等零件的堆焊6奥式体高锰钢、铬锰钢Mn13Mn13Mo22Mn12Cr13≥170(HBW)≥170(HBW)≥20D256D266D276兼有抗强冲击，耐腐蚀、耐高温的特点，可用于道岔，挖掘机斗齿，水轮机叶片等7奥氏体镍铬钢Cr18Ni8Mo3Mo3Cr18Ni8Si5Cr18Ni8Si7≥170270~320(HBW)≥37D547D577

耐腐蚀、抗氧化，热强度等性能良好，用于化工石油部门耐腐蚀、耐热零件，如皋、中压阀门的密封面堆焊，也可用于水轮机叶片抗气蚀层吗，开坯轧锟8高速钢W18Cr4V55D307热硬性和耐磨性很高，主要用于堆焊各种刀具9马氏体合金铸铁W9BCr4Mo4Cr5W13≥50≥55≥60D678D608D698

有很好的抗高应力和低应力磨料磨损性能及良好的抗压强度，常用于堆焊混凝土搅拌机、混砂机、犁铧等磨损件10高铬合金铸铁Cr30Ni7Cr30Cr28Ni4Si4Cr30Mn2Si2B≥40≥60≥48≥58D567D646D667D687有很高的抗低应力磨料磨损和耐热、耐蚀性能，常用于铲斗齿、泵套、高温锅炉等设备的密封面堆焊11碳化钨合金W45MnSi4W60≥60≥60D707D717抗磨料磨损性能很高，具有一定耐热性，适用于强烈磨料磨损条件下工作的零件，如石油钻井钻头，推土机刀刃，犁铧等12钴基合金Co基Cr30W5Co基Cr30W5Co基Cr30W12≥40≥44≥53D802D812D822有很高的热硬性，抗磨料磨损、金属间磨损，耐蚀性、抗氧化、抗热疲劳性均好，主要用于高温高压阀门、热剪切刀刃、热锻模等，价格贵（1）零件的工作条件（2）经济性（3）焊接性3、堆焊方法几乎所有熔化焊接方法均可用于堆焊。常用堆焊方法及特点如表6-7所示。

表6-7常用堆焊方法及特点堆焊方法特

点注意事项氧乙炔堆焊设备简单，成本低，操作较复杂，劳动强度。火焰温度较低，稀释率小，单层堆焊厚度可小于1.0mm，堆焊层表面光滑，常用合金铸铁及镍基、铜基的实芯焊丝。堆焊批量不大的零件堆焊时可采用熔剂。熔深越浅越好。尽量采用小号焊炬和焊嘴电弧堆焊设备简单，激动灵活、成本低，能堆焊几乎所有实芯和药芯焊条，目前仍是一种主要堆焊方法。常用于小型或复杂形状零件的全位置堆焊修复和现场修复采用小电流、快速焊、窄道焊、摆动小，防止产生裂纹。大件焊前预热，焊后缓冷埋弧堆焊单丝埋弧堆焊是常用堆焊方法，堆焊层平整，质量稳定，熔敷率高，劳动条件好。但稀释率较大，生产率不够理想应用最广的高效率堆焊方法。用于具有大平面和简单圆形表面的零件。可配通用焊剂，也常用专用烧结焊剂进行渗焊双丝埋弧堆焊双丝，三丝及多丝并列接在电脑的一个级上，同时向堆焊区送进，各焊丝交替堆焊，熔敷率大大增加，稀释率下降10%~15%带级埋弧堆焊熔深浅，熔敷率高，堆焊层外形美观等离子弧堆焊稀释率低，熔敷率高，堆焊零件变形小，外形美观，易实现机械化和自动化有填丝法和粉末法两种如图6-14所示是加热扣合件的焊接修复，图6-15为加强板的焊接。

图6-14加热扣合件的焊接修复图中1、2、6表示焊缝，3表示止裂孔，4表示裂纹，5表示扣合件。图6-15加强板的焊接图中1表示锥销，2为加强板，3是焊接工件，黑色的图面就是堆焊层。4、自动堆焊自动堆焊是由自动堆焊设备进行自动化焊接的过程，自动堆焊与上面介绍的手工堆焊相比，生产效率高、焊接质量好、成本低、劳动条件改善。如图6-16为振动自动弧焊示意图。

图6-16振动自动弧焊示意图图中的主要机构是，1表示电源，2表示焊嘴，3表示焊丝，6表示送丝轮，7送丝电机，13焊接工件。第四节热喷涂和喷焊修复技术用高温热源将喷涂材料加热至熔化状态或呈塑料状态，同时用高速气流使其雾化，热喷涂和喷焊技术，不仅能够恢复机械零件磨损的尺寸，通过选用合适的喷涂（喷焊）材料，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，用途极为广泛。一、热喷涂技术1、热喷涂技术原理利用氧乙炔火焰、或者电弧等热源，将喷涂材料（呈粉末状或丝状材状）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，喷涂材料被雾化并被加速喷射到制备好的工件表面上。2、喷涂技术种类典型的热喷涂工艺特点见表6-8。

表6-8典型的热喷涂工艺特点火焰喷涂电弧喷涂等离子喷涂爆炸喷涂典型涂层孔隙率（%）10～1510～151～101～2典型黏结强度（MPa）7.110.230.661.2特点成本低，沉积效率高，操作简便陈本地，沉积速度快孔隙率低，能喷薄壁易变形件，热能集中，热影响区小，黏结强度高孔隙率很低，黏结强度极高缺陷孔隙率高，黏结强度差孔隙率高，喷涂材料只咸鱼导电丝材料，活性材料不能喷涂成本极低，沉积速度慢3、热喷涂技术特点（1）适用范围广（2）工艺简便（3）设备简单，施工方便（4）喷涂层减磨性能良好（5）工件受热影响小（6）生产效率高（7）涂层厚度可控制4、热喷涂材料（1）自熔性合金粉末（2）喷涂合金粉末（3）复合粉末（4）丝材

5、氧乙炔火焰喷涂技术氧乙炔火焰喷涂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去，加热到熔融状态后再喷射到设备号的工件表面，形成喷涂层。氧乙炔火焰喷涂设备主要主要包括喷枪、氧气和乙炔储存器、喷砂设备、电火花拉毛机、表面粗化工具及测量工具等。如果没有储存的乙炔气，也可以现场通过乙炔发生器产生乙炔气。喷枪是氧乙炔火焰喷涂技术的主要设备。中小型喷枪的典型结构如图6-17所示。

图6-17中小型喷枪的典型结构图1-喷嘴2-喷嘴接头3-混合气管4-混合气管接头5-粉阀体6-粉斗7-气接头螺母8-粉阀开关阀柄9-中部主体10-乙炔开关阀11-氧气开关阀12-手柄13-后部接体14-乙炔接头大型喷枪内设置有专门的送粉通道，有些大功率喷枪的喷嘴上还设有水冷却装置，这样可以长时间地工作。图6-18为一种大型喷枪的结构图。图6-18大型喷枪内设置图（1）喷涂前的准备①确定喷涂层的厚度。②确定喷涂层材料。③确定喷涂数。（2）喷涂表面预处理①基体表面的清洗、脱脂。②基体表面氧化膜的处理。③基体表面的粗糙化处理。④基体表面的预热处理。⑤非喷涂表面的保护。（3）喷涂对预处理后的零件应立即喷涂结合粉。涂层厚度应控制在Ni/Al层为0.1～0.2mm，Al/Ni层为0.08～0.1mm。（4）喷涂后处理喷涂后处理包括封孔、机械加工等工序。

6、热喷涂技术的应用（1）在设备维修的应用①修复旧件，恢复磨损零件的尺寸，如机床主轴、凸轮轴的轴颈、电机转子轴、机床导轨和溜板等经热喷涂修复后，既可节约钢材，又能延长寿命，还能减少库存。②修补铸造和机械加工的废品，填补铸件的裂纹，如修复大型铸件加工完毕时发现存在砂眼气孔等。③制造和修复减磨材料轴瓦，在铸造或冲压出来的轴瓦上以及在合金脱落的瓦背上，喷涂一层“铅青铜”或“磷青铜”等材料，就可以制造和修复减磨材料的轴瓦。④喷涂特殊的材料，可以得到耐热或耐腐蚀性能的涂层。⑤在轴承上喷涂合金层，可代替铸造的轴承合金层；在导轨上用氧乙炔火焰喷涂一层工程塑料，可提高导轨的耐磨性和减摩性；还可以根据需要喷涂防护层等。

（2）实例以发动机曲轴严重磨损后的修复为例介绍喷涂技术在机修中的应用。二、喷焊技术喷焊是指对经预热的自熔性合金粉末喷涂层再加热，使喷涂层颗粒熔化，温度约1000～1300℃，造渣上浮到涂层表面，生成的硼化物和硅化物弥散在涂层中，使颗粒间和基体表面润滑达到良好粘性，最终质地致密的金属结晶组织与基体形成约0.05～0.10mm的冶金结合层。喷焊层与基体结合强度约为400MPa，它的耐磨、耐腐蚀、抗冲击性能都较好。这一加热过程称为重熔。1、喷焊技术的应用范围（1）无需特殊处理就可喷焊的材料（2）需预热喷焊后要缓冷的材料（3）喷焊后需等温退火的材料（4）不适于喷焊的材料

2、喷焊的特点（1）基体不熔化，焊层不被稀释，可保持喷焊合金的原有性能。（2）可根据工件需要得到理想的强化表面。（3）喷焊层与基体之间结合非常牢固，喷焊层表面光洁，厚度可控制。（4）设备简单，工艺简便，是英语各种钢、铸铁及铜合金工件的表面强化。3、喷焊用自熔性合金粉末喷焊用自熔性合金粉末是以镍、钴、铁为基材的合金，其中添加适量硼和硅元素起到脱氧造渣焊接熔剂的作用，同时能降低合金熔点，适于氧乙炔喷焊。4、氧乙炔火焰喷焊技术（1）如果工件表面有渗碳层和渗氮层，预处理时必须清除，否则喷焊过程会生成碳化硼或氮化硼，这两种化合物很硬、很脆，易引起翘皮，导致喷焊失败。（2）重熔后，喷焊层厚度减小25%左右，在设计喷焊层厚度时要考虑。

三、电弧喷焊技术电弧喷焊以电弧为热源，将金属丝熔化并用高速气流使其雾化，使熔融金属粒子高速喷到工件表面而形成喷涂层的一种工艺方法。图6-19所示为电弧喷焊工作原理图。

图6-19电弧喷焊工作原理图电弧喷焊主要用于修复各种外圆表面，如曲轴的轴颈表面、轴的表面、杠杆的表面、凸轮表面等；内圆表面和平面也可以使用电弧喷焊。

四、喷涂喷焊层质量测试（1）喷涂层、喷焊层的硬度检测（2）喷涂层、喷焊层组织的定性检查（3）喷涂层、喷焊层的强度、耐磨性、耐蚀性的检测，可参考材料的测试，取样进行

第五节电镀修复法电镀是指在含有欲镀金属的盐类镀液中，以被镀基体金属为阴极，通过电解作用，使镀液中欲镀金属的阳离子在基体金属表面沉积，形成镀层的一种表面加工技术。电镀技术形成的金属镀层可补偿零件表面磨损和改变表面性能，它是最常用的修复技术。电镀修复法与环保有关，一般企业不再有该修复法。一、电镀及电镀修复的特点1、电镀的基础知识（1）电镀液（2）电镀反应

图6-20是电镀装置示意图。图中被镀的零件为阴极，与直流电源的负极相连，金属阳极与直流电源的正极连接，阳极与阴极均侵入水中。

（3）金属的电沉积过程2、电镀前后处理（1）电镀前预处理

预处理目的是为了使待镀面呈现干净新鲜的金属表面，保证获得高质量镀层。经过表面磨光、抛光等方法使表面粗糙度达工艺要求，还要用溶剂溶解或化学、电化学方法使表面脱脂，接着用机械、酸洗以及电化学方法除锈，最后把表面在弱酸中侵蚀一定时间进行镀前活化处理。

图6-20电镀装置示意图（2）电镀后处理电镀后处理包括钝化处理和除氢处理。钝化处理是指把已镀表面放入一定的溶液中进行化学处理，在镀层上形成一层坚实致密的、稳定性高的薄膜的表面处理方法。钝化处理使镀层耐蚀性大大提高，并增加表面光泽和抗污染能力。有些金属如锌，在电沉积过程中，除自身沉积出来外，还会析出一部分氢，这部分氢渗入镀层中，使镀件产生脆性甚至断裂，称为氢脆，为了消除氢脆，往往在电镀后，使镀件在一定的温度下热处理数小时，进行除氢处理。（3）电镀与环保电镀的前后处理需要消耗大量的水，处理的水含有酸洗、电化学方法除锈和电镀液的成分，这些废液处理必须要符合环境保护要求。现在许多企业的电镀修复工序一般是委托专业的电镀企业，不再自行设立电镀池或电镀车间。因此，电镀修复，只要了解一般的工艺过程与电镀参数即可。

3、电镀修复的特点电镀层能形成装饰，能用于恢复磨损零件的尺寸，也可以改善零件的表面性质，如提高原有的表面硬度、耐磨、耐蚀及表面导电性，改善润滑条件等。4、电镀金属（1）镀铬在钢铁材料或有色金属基层上可以镀铬。特点是：①耐磨损。②耐磨蚀。③与基体结合度高。

镀铬层的物理-力学性能见表6-10。

表6-10镀铬层的物理-力学性能铬镀层的类别电镀工艺条件镀层的物理力学性能无光泽硬铬镀层电解液温度低电流密度较高硬度高、脆性大、结晶组织粗大，有稠密的网状裂纹、表面呈暗灰色光泽铬镀层中等的电流密度和电解液温度脆性小、较高的硬度（约800~1200HV），结晶组织细致，有网状裂纹，表面光亮乳白色铬镀层较高的温度和较低的电流密度孔隙率小，硬度低（约为400~700HV），脆性小，而韧性好，能承受较大的变形而镀层不致剥落，表面为烟雾状的乳白色，经抛光后可达到镜面般的光泽镀铬层的应用范围：①修复。②装饰。③其他用途。（2）镀镍（3）镀铁（4）镀铜（5）电镀合金二、电刷镀电刷镀是适应生产需要而出现的以在工件表面快速电沉积金属的技术，本质是电镀。用于修复磨损零件表面，并使表面具有更好的性能，例如耐磨性、导电性、耐腐蚀性等。1、基本原理电刷镀和槽镀一样，都是一种电化学沉积过程，其基本原理如图6-21所示。

图6-21电刷镀原理图2、电刷镀设备（1）电刷镀电源

(2)镀笔（3）辅助装置①卧式车床。②供液、集液装置。3、电刷镀溶液（1）预处理溶液表6-11给出各种预处理溶液的配方、性能、适用范围和工艺要点，供参考。

表6-11预处理溶液的配方、性能、适用范围和工艺要点名称溶液配方/(g.L-1)基本性能适用范围工艺规范与操作要点1号电净液氢氧化钠

25无水碳酸钠

21.7磷酸三钠

50氯化钠

2.4碱性，ph值=12~13，无色透明，有较强的去油污能力和轻度的去锈能力，腐蚀性小，可长期存放用于各种金属表面的电化学脱脂工作电压8~15V，相对运动速度4~8m/min，零件接电源负极，时间尽量短，电净后用清水洗净0号电净液氢氧化钠

25无水碳酸钠

21.7磷酸三钠

50.0氯化钠

2.4水剂清洗剂

5~10mL碱性，ph值=12~18，无色透明，有强的去油污能力和轻度的去锈能力，腐蚀性小，可长期存放用于各种金属表面的电化学脱脂，特别适用于铸铁等组织疏松材料工作电压8~15V，相对运动速度4~8m/min，零件接电源负极，时间尽量短，电净后用清水洗净1号活化液浓硫酸

80.6硫酸钠

110.9酸性，ph值=0.8~1.0，无色透明，有去除金属氧化膜作用，对基体金属腐蚀性小，作用温和用于不锈钢、高碳钢、高合金钢、铸铁等，以及难熔金属或旧的镍、铬镀层的活化处理工作电压8~15V，相对运动速度6~10m/min，钢铁件用反接，镍铬不锈钢用正接2号活化液浓硫酸

（25.038%~36%）

氯化钠

140.1酸性，ph值=0.6~0.8，无色透明，有良好的导电性，去除金属氧化物和铁锈能力较强，对金属腐蚀作用较快，可长期保存用于中碳钢、中碳合金钢，高碳合金钢、铝及铝合金、灰铸铁，不锈钢及难熔金属的活化处理。也可用于去除金属毛刺或剥腐蚀层工作电压6~14V，相对运动速度6~10m/min，零件用阳极，活化后用水洗净3号活化液柠檬三钠

141.2柠檬酸

94.2氯化镍

3.0酸性，ph值=4.5~5.5，浅绿色透明，导电性较差，腐蚀性小，可长期存放。对用其它活化液活化后残留的石墨或碳黑具有强的去除能力通常作为后继处理液使用。用于对高碳钢、铸铁、不锈钢等金属材料经用1号和2号活化液活化后残留于表面的碳黑或污物，但铝及铝合金经2号活化液活化后，表面呈灰黑色，不宜用3号活化液再处理工作电压10~25V，相对运动速度6~8m/min，零件接阳极4号活化液浓硫酸

116.5硫酸铵

118.3酸性，ph值=0.2，无色透明，去除金属氧化物能力很强用于经其它活化液活化后仍难以镀上镀层的基体金属材料的活化。并可用于去除金属毛刺或剥腐蚀层工作电压10~15V，相对运动速度6~8m/min，零件接阳极铬活化液浓硫酸

87.5浓磷酸

5.3氟硅酸

5.0硫酸铵

100.0酸性，ph值<1.0，无色透明，对基体金属或镀层上的氧化膜有较强的去除能力用于对镍、铬基材或镀层表面的活化处理工作电压6~16V，相对运动速度4~12m/min，零件接阴极（2）镀液表6-12列出了机械维修中常用的刷镀溶液的组成、电刷镀工艺参数、性能与主要用途。表6-12机械维修中常用的刷镀溶液溶液名称主要性能特点应用范围特殊镍深绿色，PH=0.9～1.0，金属离子含量86g/L,工作电压为

6V～16V，有较强的醋酸味，结合度高，沉淀速度慢。适用于铸铁、合金钢、镍、个、铜、铝等材料的底层和耐磨表面。快速镍蓝绿色，PH=7.5～8.0，金属离子含量53g/L,工作电压为

8V～20V，少有氨的味道，沉淀速度快。用于回复尺寸和耐磨层。低应力镍深绿色，PH=3～3.5，镀层致密孔隙小，具有交大的压应力。用于组合鍍的“夹心层”和防护层。镍钨合金深绿色，PH=0.9～1，镀层致密，耐磨性好，与大多数金属有良好的结合力。用于耐磨工作层，但不能沉淀过厚，一般限制在0.03～0.07mm。快速铜深蓝色，PH=1.2～1.4，沉淀速度快，但不能直接在钢铁零件上刷镀，鍍前需要用镍打底。用于镀厚及恢复尺寸。碱性铜紫色，PH=9～10，镀层致密，在铝、钢、铁等金属上巨头良好的结合强度。用于过渡层和改善表面性能，如改善钎焊性、防渗性能、防淡化等。（3）钝化液和退镀液①钝化液。②退镀液。4、电刷镀的特点（1）设备简单，操作灵活（2）结合强度高（3）工件温度低（4）镀层厚度可控制（5）沉淀速度快（6）使用材料广（7）操作安全，污染小表6-13为单一刷镀层一次连续刷镀的安全厚度。

表6-13单一刷镀层一次连续刷镀的安全厚度（单位：mm）刷镀液种类镀层单边厚度刷镀液种类镀层单边厚度特殊镍快速镍低应力镍半光亮镍镍-钨合金镍-钨（D）合金镍-钴合金钴-钨合金过渡层0.001~0.0020.20.130.130.0130.130.050.005铁合金铁铬碱铜高速酸铜高堆积碱铜锌低氢脆镉0.20.40.0250.130.13---0.130.13第六节粘接修复法借助于黏合剂将相同或不同材料连接成一个牢固整体的方法称为粘接，也称为胶结或粘合。采用黏合剂进行连接达到修复的技术就是粘接修复技术。粘接同焊接、机械联接如铆接、螺纹连接一同称为三大连接技术。一、粘接的特性1、优点（1）不受材质的限制，相同材料或不同材料、硬的或软的或韧性的各种材料均可以粘接，且可以达到较高的强度。（2）粘接时的温度低，不会引起基体或木材金相组织发生变化或产生热变形，不易出现裂纹等缺陷，因而可以修复铸铁、有色金属及合金零件、薄型件及小型件等。（3）粘接工艺简便，不需要复杂的设备，节能、成本低、效率高，便于现场修复。（4）与焊接、铆接、螺纹连接相比，减轻结构重量的20%～25%，表面光滑美观。（5）粘接还可以对接头增加密封、隔热、绝缘、防腐、防振、导电、导磁等性能，两种金属的胶合可防止电化学腐蚀。

2、缺陷（1）不耐高温。（2）与焊接、铆接修复法相比，粘接强度不高。（3）使用有机合成胶黏剂尤其是溶剂，存在易燃、有毒等影响职业安全卫生的问题。（4）有机合成胶受环境条件影响易变质，抗老化性能差，其寿命由于使用条件不同而差异较大。（5）胶接质量尚无可行的无损检测方法，只能依赖严格执行工艺保证质量，因此应用受到限制。二、粘接机理（1）机械理论（2）吸附理论（3）扩散理论（4）化学键理论（5）静电理论2.胶粘剂（1）胶粘剂的分类①按照胶粘剂的基本成分性质分类。这种分类比较常用，见表6-14

表6-14胶粘剂的分类分类胶粘剂有机胶粘剂无机胶粘剂合成胶粘剂

天然胶粘剂磷酸盐硅酸盐硫酸盐硼酸盐树脂型橡胶型混合型动物胶粘剂植物胶粘剂矿物胶粘剂天然橡胶胶粘剂热固性胶粘剂热塑性胶粘剂单一橡胶树脂改性橡胶与橡胶树脂与橡胶热固性树脂与热塑性树脂②按照固化过程的变化分类。③按照胶粘剂的用途分类。（2）胶粘剂的组成（3）胶粘剂的选择原则①大类确定②根据粘接的目的和用途选用。③根据环境选用。④明确受力形式。⑤根据工艺选用。⑥根据经济成本选用。4、胶粘剂的选择①熟悉胶粘剂得性能。

表6-15机械设备修理中常用的胶粘剂类别牌号主要成分主要性能用途通用胶HY-914环氧树脂，703固化剂双组分，温室快速固化，温室抗剪强度22.5~24.5MPa60度以下金属和非金属材料沾补农机2号环氧树脂，二乙烯三胺双组分，温室固化，温室抗剪强度17.4~18.7MPa120度以下各种材料KH-520环氧树脂，703固化剂双组分，温室固化，温室抗剪强度24.7~29.4MPa60度以下各种材料JW-1环氧树脂，聚酰胺三组分，60度2h固化，温室抗剪强度22.6MPa60度以下各种材料502a-氰基丙烯酸乙酯单组分，温室快速固化，温室抗剪强度9.8MPa70度以下受力不大的各种材料结构胶J-19C环氧树脂，双氰胺单分组、高温加压固化，室温抗剪强度52.9MPa120℃以下受力大的部位J-04钡酚醛树脂单分组、高温加压固化，室温抗剪强度21.5~25.4MPa120℃以下受力大的部位204（JF-1）酚醛-缩醛有机硅酸单分组、高温加压固化，室温抗剪强度22.3MPa120℃以下受力大的部位密封胶Y-150厌氧胶甲基丙烯酸单分组，隔绝空气后固化，室温抗剪强度10.48MPa100℃以下螺纹堵头和平面配合处紧固密封堵漏7302液体密封胶聚酯树脂半干性，密封耐压3.92MPa200℃以下各种机械设备平面法兰螺纹联接部位的密封W-1密封耐压胶聚醚环氧树脂不干性，密封耐压0.98MPa②清楚被粘物的性质。不同的相互粘接可参考表6-16。表6-16粘接各种材料时可选用的胶黏剂软质材料木材热固性塑料热塑性塑料橡胶制品玻璃、陶瓷金属金属3、6、8、101、2、52、4、5、75、6、7、83、6、8、102、5、6、72、4、6、7玻璃、陶瓷2、3、6、81、2、52、4、5、72、5、7、83、6、82、4、5、7橡胶制品3、82、5、82、4、6、85、7、83、8热塑性塑料3、8、91、55、7、95热固性塑料2、3、6、81、2、52、4、5木材1、2、51、2、5软质材料3、8、9、10图6-22胶粘技术的应用例子(a)胶粘接钢导轨和塑料导轨面(b)胶粘接摩擦片(c)胶粘接镶套和涡轮齿圈(d)胶粘接拨叉支撑孔(e)修补气缸破裂孔(f)填补铸件缺陷二、表面沾涂修复技术表面粘涂修复技术是指以高分子聚合物与特殊填料如石墨、二硫化铝、金属粉末、陶瓷粉末和纤维等组成的复合材料胶粘剂涂敷于零件表面，赋予零件某种特殊功能如耐磨、耐腐蚀、绝缘、导电、保温、防辐射等的一种表面强化和修复的技术。是粘接技术的最新发展分支。1、表面沾涂修复技术的特点如粘涂层分布均匀、耐腐蚀导电、绝缘等，可以满足表面强化和修复的需要。粘涂工艺简便，不需专门设备，不会使零件产生热影响区和热变形，粘涂层厚度可以从几十微米到几十毫米。

2、粘涂层（1）粘涂层的分类（2）粘涂层的组成（3）粘涂层的主要性能①粘着强度。②耐磨性。③摩擦特性。④耐蚀性。3、粘涂层涂敷工艺

三、表面粘涂修复技术的应用是近年来发展起来的一项非常重要的表面修复和强化技术，它除用于绝缘、导电、密封、堵漏外，还广泛应用于零件的耐磨损、耐腐蚀修复和预保护涂层，也用于修补零件上的各种缺陷如裂纹、划伤、尺寸超差、铸造缺陷等，尤其适用于以下情况的修复。（1）难于或无法焊接的材料制成的零件如铸铁、铸铝、铝合金、塑料等，用表面粘涂修复技术修复效果很好。（2）薄壁零件用堆焊修复时，容易变形和产生裂纹，用粘涂修复可以避免这些问题的产生。（3）结构形状复杂的零件中的内外沟槽、内孔磨损修复时，用粘涂修复十分方便。（4）某些特殊工况和特殊部位如燃气罐、贮油箱、井下设备等修复，用粘涂修复是最为安全可靠的。（5）需现场修复的拆卸困难的大型零件，油、气泄漏的管道等，可采用粘涂修复技术现场修复，既提高工作效率，又缩短维修周期和停机时间。

第七节表面强化技术指采用某种工艺手段使零件表面获得与组织结构、性能不同的一种技术，它可以延长零件的使用寿命，节约成本高的贵重材料，对各种高新技术发展具有重要作用。一、表面机械强化表面机械强化就是通过机械手段如滚压、内挤压和喷丸等使零件金属表面产生压缩变形，表面形成形变硬化层，其深度可达0.5～1.5mm。这种表层组织结构产生的变化，有效地提高了金属表面强度和疲劳强度。1、滚压强化2、内挤压3、喷丸二、表面热处理和表面化学热处理强化1、表面热处理强化2、表面化学热处理强化

三、电火花强化电火花强化是以直接放电的方式向零件表面提供能量，并使之转化为热能和其它形式的能量以达到改变表面层的化学成分和金相组织的目的，从而使表面性能提高。1、电火花强化原理图6-23是电火花强化机原理图，它主要由脉冲电源和振动器两部分组成。较简单的脉冲电源，采用图中的CR弛张式脉冲发生器。其中直流电源、限流电阻R和储能电容器C组成充电回路，而C、电极、工件及其连接线组成放电回路。通常，电极接C正极，而工件接负极。电极与振动器的运动部分相连接，振动的频率由振动器的振动电源频率来决定，振动电源和脉冲电源组成一体，成为设备的电源部分。

图6-23电火花强化机原理图在强化过程中，由于火花放电所产生的瞬时高温，使放电微区的电极材料和工件表面的基体材料瞬间被高速熔化，发生了高温物理化学冶金过程。2、电火花强化过程（1）强化前准备（2）实施强化（3）质量检查

图6-24电火花表面强化工艺过程3、电火花强化在设备维修中的应用可应用于模具、刀具和机械零件易磨损表面，还可修复各种模具、量具、轧辊、零件的已磨损表面，修复质量较好，经济性也较佳。还可以去除折断的钻头、板牙、螺栓及钻出任何形状的沟槽等。电火花强化加工修复层的厚度可以达到0.5mm，修复铸铁壳体上的轴承坐孔时，阳极用铜材料；强化零件的磨损轴颈时，阳极为切削工具，用铬铁合金、石墨等材料制作。四、激光表面处理激光表面处理是高能密度表面处理技术中的一种主要手段，在一定条件下它具有传统表面处理技术或其它高能密度表面处理技术不能或不易达到的特点，所以它已用于汽车、冶金、石油、机床、以及刀具、模具等的生产和修复中。1、激光的特点2、激光表面处理原理3、激光表面处理设备4、激光表面处理技术

(1)激光表面强化

(2)激光表面涂敷

(3)激光表而非晶态处理

(4)激光表面合金化

(5)激光气相沉积

第八节典型机械零部件的维修一、典型零件的修理与装配1、轴类零件的修理与装配轴是机械设备维修工作中经常接触到的主要零件之一。轴损坏的现象主要为轴颈的磨损、弯曲、扭转变形、键槽损坏和轴的断裂。轴类材料大多数是采用低、中碳钢和合金钢。轴的设计尺寸、形状选择、表面粗糙度、装配的配合性质、配合质量等，对轴的强度及使用寿命都有很大影响。（1）重新配制轴时所需要考虑的因素①轴的形状及结构对其强度的影响。②表面状态对轴疲劳强度的影响。③轴上安装各种零件对强度的影响。2、轴类零件的拆卸方法（1）配合过盈轴类的拆卸（2）不旋转的心轴拆卸3、轴拆卸后的检查和修复（1）磨损的检查①轴颈圆度的检查。②轴颈圆柱度的检查。③轴颈磨损的修复。（2）轴的直线度检查与修理①直线度的检查。

图6-25轴的直线度检查②弯曲轴的矫直。（3）轴裂缝的