冶金机械设备现代维修技术

学习情境二：冶金机械设备现代维修技术模块一：机械加工修复法一、设备维修概论

1、设备维修概念

机器设备是企业组织生产的重要物质技术基础，是构成生产力的重要要素之一。马克思把机器设备称做“生产的骨胳系统和肌肉系统”，可见它在现代工业企业中地位的重要性。然而，由于现实中的设备不可避免存在诸如设计、制造、安装、材料等内部缺陷因素，及使用、管理等外部缺陷因素的影响，设备在使用过程中，不可避免地存在失效，甚至发生故障，导致设备报废，生产停滞，严重时还将给生产运行、人身安全等造成极大损失，由此可以看出设备维修对保证安全生产的重要性是不言而喻的。设备维修是设备维护和修理的泛称设备维护（又称保养）是为了维持设备完好技术状况或工作能力而进行的作业。维护主要包括清洁、检查、补给、润滑、紧固及调整等内容，除主要总成发生故障必须解体以外，不得对其进行解体。设备修理（又称检修）是用修理或更换设备零部件的方法，为恢复机电设备完好技术状况或工作能力和寿命而进行的作业。综上所述，设备维修是指设备技术状态劣化或发生故障后，为了恢复其功能和精度而采取的更换或修复磨损、失效零件，并对整机或局部进行拆装、调整的各项技术活动。机器在使用过程中，其性能总是要不断劣化的，只有通过系统的维修，才能实现保护及恢复其原始性能、保护投资、避免不可预见的停机及生产损失、节约资源、节约能源、改进安全、保护环境、提高产品质量和创造效益的目的。2、维修方式

在维修过程中，关键是：确定什么时候进行维修（维修时机），和做什么样的维修工作（维修范围），以及由谁来实施维修。维修时机和维修范围的不同，产生了不同的维修方式（又称为维修方针或维修策略）。事后(被动)维修方式是一种传统的、古老的维修方式,是在设备故障发生后进行的维修活动。这种维修方式不需要事前谋划，简单易行，而且，能充分利用设备的零、部件的物理寿命，维修费用较低，所以，对于在生产中非重要作用或可代用的设备，可采用事后维修方式。（1）事后(被动)维修

所谓状态维修是根据设备状态监测结果来进行的维修活动，又称为视情维修或按需预防维修。它是“有的放矢”的、“定量”的维修活动。其实质是预防(主动)维修的升级。它克服了以设备运行时间确定的预防维修的不定量因素，有利于降低维修成本和减少准备工作。其适应条件是设备应配备较为完善的检测装置。设备状态维修是提倡和发展的方向。（2）预防(主动)维修根据维修间隔期以及维修内容，可将基于时间的预防维修分为：日常维护、定期维修、定时维修。其中：1）设备的日常保养是预防维修的派生分支，是由设备运行工或周检人员，每天或每周对设备进行的日常检查、清扫、调整、加油、换件等日常维修活动。2）定期维修就是基于日历台时的计划维修，其以日历使用时间周期为依据，按计划进行维修。3）定时维修就是基于设备实际运行台时的计划维修，其以设备运行台时为依据，按照设备规定的使用台时，按计划进行维修。预防(主动)维修是为了防止设备性能劣化或降低设备故障概率,按事先规定的计划所进行的维修活动。如年、季、月安排的计划性检修。预防维修通常根据设备运行时间确定维修时间、周期。由于事前作了大量人、财、物的准备工作，一般能在规定的时间范围内，保质、保量地完成规定的维修内容。在生产中起重要作用的或故障风险大于维修风险的设备，应采用预防维修方式。（3）状态维修随着近代工业的发展，生产对维修的要求更加严格，设备的结构也日趋复杂，工业发达国家对维修理论与实践的研究愈为深入。可靠性理论与故障物理以及质量保证等先进科学技术的问世，使维修领域通过努力探索，出现了以可靠性为中心的维修（RCM）和质量维修（QM）等新的维修方式。（4）其他维修方式1）以可靠性为中心的维修（RCM），即通过选择机械设备的重要功能项目及功能故障与故障影响度的整理分析，找出故障原因，并应用逻辑决策图对大量资料进行分析，具体问题具体分析，对不同的故障采取不同的维修作业。2）质量维修（QM）是通过对保证产品质量的重要因素如人、设备、材料、工艺方法、信息进行分析和管理，从而发现和消除设备造成的产品缺陷，使产品质量特性全部保持最佳状态，易于防止不合格产品的发生。3）此外，还有无维修设计，其是指产品的理想设计，其目标为达到使用中无维修的要求。目前多用于以下两种情况：一是生产批量极大的家用机电产品，如电视机、电冰箱、录音和录像设备的传动部分等；另一种是要求安全性、可靠性极高的设备，如航天器等。在机器制造企业中，生产工艺设备的某些部件也已采用无维修设计。例如，对有特殊要求的设备采用长效润滑脂如封闭式高速磨头等。在产品设计中体现无维修设计的概念，对改进和提高机器产品的可靠性是有益的。需要说明的是：每种维修方式都具有各自特点和适用范围，因此企业应根据自身的条件和生产特点，选择最适宜的维修方式。通常在一个企业内，可以根据设备的重要程度、设备的利用程度以及其价值的高低等情况，分别采用几种维修方式，以达到设备综合利用效率高、停机损失小，维修费用最低的目的。二、机械加工修复法1、基本概念

机械加工修复法是通过车、刨、铰、铣、镗、磨等机械加工方式，来恢复零件正确的几何形状和配合特性。机械加工修复法常用的工艺方法有：修理尺寸法、附加零件法、零件局部更换法、翻转或转向修理法。2、修理尺寸法

该方法是将零件的损伤工作表面进行机械加工，消除损伤缺陷，使零件原始尺寸改变为另一尺寸——修理尺寸。当修理孔的时候，修理尺寸大于原始尺寸；当修理轴时，则修理尺寸小于原始尺寸。采用修理尺寸法时，要求与被修理零件相配合的零件，亦必须具有相应的修理尺寸，使得它们之间的配合性质符合规定。2、修理尺寸法修复实例：汽缸、曲轴等在工作中，往往不是均匀地磨损，而是磨成椭圆和锥体，这种情况下可采用修理尺寸法修复，即对汽缸进行修理时，先将汽缸镗磨扩大到某一级修理尺寸。然后更换相应加大的活塞；又如修理曲轴时，可先将曲颈加工缩小到某一级修理尺寸，然后选配缩小了尺寸的轴承，恢复正常的配合间隙。采用修理尺寸法时，应把配合的两个零件中较贵重的一个保留下来，规定修理尺寸，而将另一个零件换掉。如汽缸与活塞修理时，修理汽缸，配以相应尺寸的活塞。曲轴轴颈与主轴承修配时，应修理曲轴轴颈。再配以相应尺寸的轴承。修理尺寸法的主要优点是：可以延长结构复杂以及比较贵重零件的使用寿命，加工方法也较为简单，修理质量高。修理尺寸法的主要缺点是：过多的修理尺寸限制了备件的种类，给备件选用带来很大困难。2、修理尺寸法3、附加零件法附加零件法（又称：镶套修复法）：将零件磨损的工作表面加工至安装附加衬套的尺寸，然后将附加零件——衬套压入，最后再对衬套进行必要的机械加工，使其恢复原有的尺寸，或加工成修理尺寸。3、附加零件法其适用于磨损的轴承孔或轴颈的修复。注意衬套与被修复的零件结合必须有一定的过盈，以使两者紧密接合，满足传热和传递力的要求，也可用螺纹和焊接等方法结合。修复实例：水泵泵轴和轴承座孔的修复。4、局部更换法从零件上去除损伤部分，制造这一部分的新品，使其与零件的余留部分结合在一起。更换时要进行必要的加工，达到使用的技术要求。其多用于基体件、结构件的局部损伤更换。4、局部更换法修复实例：齿轮、花键修复5、翻转或转向修理法将磨损的零件转一角度或翻面，用未磨损的部位代替磨损的部位，这种方法称为转向和翻转修理法。例如：轴上的键槽磨损后，可将轴转动一个角度（90°～180°）重新加工键槽如如下图所示。零件上均匀的销孔磨损后，可变动一定角度，重新钻孔。5、翻转或转向修理法5、翻转或转向修理法又如：飞轮齿圈的牙齿端面磨损后，只要拆下齿圈。翻面后再重新镶压在飞轮上即可使用。机械加工修理法的优点是：用料经济、工艺简便、质量好、能延长零件的使用寿命，适合于修复贵重的零件。缺点是：对机械加工的精度要求较高，对高硬度和交变载荷的零件要保证其硬度和强度。三、模拟实训—主轴部件的修理主轴部件是实现旋转运动的执行体，是机床的一个重要组成部分。主轴部件的工作性能的好坏，对加工质量和机床的生产率，有着十分重要的影响。主轴部件其修理的目的是恢复或提高主轴部件的回转精度、刚度、抗振性、耐磨性，并达到温升低、热变形小的要求。

主轴的损伤主要是发生在有配合关系的轴颈表面，对此，可采用对磨损表面进行精磨加工或研磨加工，恢复配合轴颈表面几何形状、相对位置和表面粗糙度等精度要求，而调整或更换与主轴配合的零件(如轴承等)，保持原来的配合关系。采用此法时，要注意被加工后的轴颈表面硬度应不低于原图样要求（比如，可通过表面强化处理等），以保证零件修后的使用寿命。小结设备维修概论。

机械加工修复法，如：修理尺寸法；附加零件法；局部更换法；翻转或转向修理法。模拟实训—主轴部件的修理。学习情境二：冶金机械设备现代维修技术模块二：焊接修复法一、焊接基础知识1、基本概念

鸟巢焊接：焊接技术作为制造业的传统基础工艺与技术，在工业中应用的历史并不长，但它的发展却是非常迅速的。近代焊接技术，是从1885年俄国人别那尔道斯发明碳弧焊开始，直到20世纪30年代，在生产上还只是采用气焊和手工电弧焊。由于焊接具有节省金属，生产率高，产品质量好和大大改善劳动条件等优点，所以焊接得到了迅速发展。40年代初出现了优质焊条，使焊接技术得到了一次飞跃。随后电阻焊和埋弧焊的应用，使焊接过程实现了机械化和自动化。50～60年代，不断出现电渣焊、各种气体保护焊、超声波焊、等离子弧焊、电子束焊和激光焊接等方法，使焊接技术达到了一个新的水平。80年代还进行太空焊接试验。在短短的几十年中焊接已在许多工业部门中为工业经济的发展作出了重要贡献，在各个重要的领域如航空航天、造船、汽车、桥梁、电子信息、海洋钻探、高层建筑金属结构中都广泛应用，使焊接成为一种重要制造技术和材料科学的一个重要专业学科，开创了连接技术的新篇章。随着科学技术的发展，焊接已从简单的构件连接方法和毛坯制造手段发展成为制造行业中一项生产尺寸精确的产品的生产手段。例如：在机械制造业中不少过去一直用整铸整锻方法生产的大型毛坯改成了焊接结构，这大大简化了生产工艺，降低了成本。

意大利VCC-80履带式步兵战车焊接车体和炮塔焊接在整个工业中的地位还可以从这样一个事实来判断，即世界主要工业国家每年生产的焊接结构约占钢产量的45%左右。常见各种容器、塔器、换热器、反应器、钢结构等大多数采用焊接方法制造。那么，什么是焊接？所谓焊接，就是指通过适当的物理化学过程，使两个分离的固态物体产生原子（分子）间结合力而连接成一体的连接方法。

2、焊接的分类焊接方法的种类很多，按焊接过程的特点，可分为三大类：熔化焊、压力焊、钎焊。其中：熔化焊中又分为气焊、电弧焊、电渣焊、等离子弧焊等等。熔化焊就是利用局部加热的方法将连接处的金属加热至熔化状态而完成的焊接方法，熔化焊又叫熔焊。（1）熔化焊在加热的条件下，增强了金属原子的动能，促进原子间的相互扩散，当被焊接金属加热至熔化状态形成液态熔池时，原子之间可以充分扩散和紧密接触，因此冷却凝固后，即可形成牢固的焊接接头。根据热源不同，这类焊接方法常见的有气焊、电弧焊、电渣焊、气体保护焊（如氩弧焊、CO2气体保护焊）、电子束焊等多种。

压力焊就是利是指通过加热等手段使金属达到塑性状态，加压使其产生塑性变形、再结晶和扩散等作用，使两个分离表面的原子接近到晶格距离（0.3～0.5nm)，形成金属键，从而获得不可拆卸接头的一类焊接方法。。（2）压力焊这类焊接有两种形式，一是将被焊金属接触部分加热至塑性状态或局部熔化状态，然后施加一定的压力，以使金属原子间相互结合形成牢固的焊接接头，如锻焊、接触焊、摩擦焊、气压焊等就是这种类型的压力焊方法。二是不进行加热，仅在被焊金属接触面上施加足够大的压力，借助于压力所引起的塑性变形，以使原子间相互接近而获得牢固的压挤接头，这种压力焊的方法有冷压焊、爆炸焊等。钎焊：就是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，又低于母材熔点的温度，溶点低的钎料熔化，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。根据焊接温度的不同，钎焊可以分为两大类。焊接加热温度低于450℃称为软钎焊，高于450℃称为硬钎焊。（3）钎焊3、焊接的特点（1）焊接是通过加热或加压，或者两者并用，并且用或不用填充材料，使焊件达到原子结合的一种加工方法。所以焊接是一种把分离的金属件连接成为不可拆卸的一个整体的加工方法。在焊接被广泛应用以前，不同拆卸连接的主要方法是铆接。与铆接相比，焊接具有节省金属（大约可减轻15-20%的金属材料）、生产率高、致密性好、操作条件好、易于实现机械化和自动化。所以现在焊接已基本取代连接铆接。

（2）焊接的另一个特点是可以化大为小、以小拼大。在制造大型机件与结构件或复杂的机器零件时，可以化大为小、化复杂为简单的方法准备坏料，用铸-焊、锻-焊联合工艺，用小型铸、锻设备生产大或复杂零件。例如我国生产的大型水压机立柱或发电机主轴等。

3、焊接的特点（3）焊接可以制造双金属结构。用焊接方法可制不同材料的复杂层容器，对焊不同材料的零件或工具（如较粗的钻头，就是用45号作钻柄，高速钢作钻头的切削部分）等。所以，焊接是进行金属构件、机器零件等的重要加工方法，如桥梁、建筑构件、船体、锅炉、车箱、容器等。

（4）焊接还是修补铸、锻件的缺陷和磨损零件的重要方法。应用焊接技术，可以修复磨损失效零件；可以焊补裂纹与断裂、局部损伤的缺陷；可以用于校正形状。由于焊修质量高、效率高、设备成本低、便于现场抢修等特点，在现场实际中应用十分广泛。如在磨损的机件（如轴颈和轧辊等）上堆焊一层金属，可延长机件的使用寿命，这对大型零件的修复，具有很大的经济效益。

常用的焊接修复技术有：1）补焊：用于修复零件使其恢复尺寸与形状，或修复裂纹与断裂2）堆焊：用于恢复零件尺寸、形状，并赋予零件表面以某些特征性能的溶敷（fu，1声）金属。但是，由于焊修时对零件的局部、不均匀加热，致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。另外，焊接时产生的气孔、夹渣、裂纹等焊接缺陷，以及零件自身的可焊性，均是我们在应用焊接修复技术时必须重视的问题4、金属材料的可焊性金属材料的可焊性(又称焊接性)，是指被焊金属在采用一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构型式条件下，获得优质焊接接头的难易程度，即金属材料在一定的焊接工艺条件下，表现出“好焊”和“不好焊”的差别。也就是说：一种金属，如果能用较普通又简便的焊接工艺获得优质接头，则认为这种金属具有良好的可焊性；反之，如果要用很复杂或特殊的焊接工艺才能获得优质接头，则认为它的可焊性差。（1）、用碳当量CE来评定碳钢的焊接性（又可焊性）主要取决于含碳量，随着含碳量增加，焊接性逐渐变差。把钢中合金元素（包括碳）的含量按其作用换算成碳的相当含量，称为该钢材的碳当量。可作为评定钢材焊接性的一种参考指标。碳钢中的元素除C外，主要是Mn和Si，其含量增加，焊接性变差，但其作用不如碳强烈。国际焊接学会推荐的碳当量公式，适用于含碳量不小于0.18%的低合金高强度钢（σb＝400～700MPa），公式为：式中：C、Mn、Cr、Mo、V、Ni、Cu为钢中该元素含量的百分数。根据经验：1）CE＜0.4%时，钢材塑性良好，淬硬倾向不明显，可焊性好。一般不会产生裂缝。2）CE在0.4～0.6%之间，钢材塑性下降，强度增加，淬硬倾向明显，可焊性较差。工件应采取焊前预热，焊后缓冷等工艺防止裂缝。3）CE＞0.6%，钢材塑性较低，强度较高，淬硬倾向很强，可焊性不好。工件焊前经预热到较高温度，焊接时采取减少焊接应力和防止开裂的工艺措施，焊后还应进行热处理，确保焊接接头质量。

（1）、用冷裂缝敏感系数来评定碳当量值只能在一定范围内概括地、相对地评价钢材的焊接性。因为碳当量只表达了钢材的化学成分对焊接性的影响，但忽略了材料板厚、焊缝含氢量等因素，不可能直接用于判断是否发生冷裂缝。为此日本又有人用200多种钢进行大量实际试验，得出钢材焊接冷裂缝敏感系数Pc（日本伊藤ITO公式）：式中：h——板厚（mm）

H——焊缝金属中扩散氢含量（ml/100g）用PC值来判断和对比钢材在焊接时冷裂敏感性比CE值更好。二、补焊1、钢制零件补焊我们对机械零件的期望，不仅有物理性能和化学成分的要求，还有尺寸精度、形位精度等方面的要求。因此，在焊修时，必须要考虑零件材料的焊接性、零件的热变形、焊后的加工性、对母材组织的影响，必须确保未损伤部位的精度和物理、化学性能，满足焊补后零件的使用要求。目前，在焊补中应用的最广泛的是电弧焊。电弧焊是利用焊条与焊件间产生电弧热将金属加热并熔化的焊接方法。为了保证焊修质量，必须合理制定焊接工艺。（1）低碳钢零件低碳钢含碳量不大于0.25%，塑性好，一般没有淬硬倾向，对焊接热过程不敏感，可焊性良好。焊这类钢时，不需要采取特殊的工艺措施，通常在焊后也不需要进行热处理（电渣焊除外）。

中碳钢含碳量在0.25%～0.6%之间，而高碳钢含碳量在0.6%～2.11%之间。随含碳量的增加，淬硬倾向愈发明显，可焊性逐渐变差，焊缝金属热裂缝倾向较大，热影响区易产生淬硬组织和冷裂缝，焊缝根部也易产生氢致裂纹。为了提高中、高碳钢零件的焊修质量，可采取以下措施：（2）中、高碳钢零件（2）中、高碳钢零件1) 焊前必须进行预热，中碳钢预热温度一般为150～250℃，高碳钢为250～350℃，焊接过程中必需保持层间温度不低于预热温度，使焊接时工件各部分的温差减小，以减小焊接应力。

2) 选用多层，以使前面一层焊缝受后一层热循环作用，从而使晶粒细化而改善性能。3) 焊后及时热处理，以减少或消除焊接残余内应力，改善街头的显微组织，同时加速焊缝中氢向外扩散，减少裂纹产生4) 尽量选用低氢焊条，增强焊缝抗裂性能。5) 加强焊接区的清理工作，以清除油、水、锈及可能进入焊缝的氢的来源。6) 设法减少母材熔入焊缝的比例，例如结构件、管道等焊接前均需制备坡口。2、铸铁的焊补铸铁是含碳量大于2.11％的铁碳合金。由于铸铁成本较低，并具有较好的铸造性、可加工性、耐磨性及减震性等特点，铸铁零件在机械零件中也占有一定的比例，比如多数基础件就是铸铁制造的。但是铸铁含碳量高，塑性差，脆性大，组织不均匀，焊接性很差，一般只用于修补铸铁件上的某些铸造缺陷，以及铸铁零件上的局部缺陷。铸铁补焊机（1）热焊法铸铁件的焊补方法通常采用气焊和手工电弧焊，要求不高时也可采用钎焊，按焊前工件是否预热，分为热焊法和冷焊法。（1）热焊法：即将工件整体或局部预热到600～700℃，然后进行焊接，焊后缓慢冷却或进行去应力退火的方法。1）焊接方法：常采用气焊和手工电弧焊，其中气焊较方便。2）焊接材料：手工电弧焊时，采用铸铁芯铸铁焊条（如Z248）或钢芯石墨化铸铁焊条（如Z208）；气焊时，采用铸铁焊丝（高硅）和气剂201或硼砂熔剂（去除氧化物）等。（1）热焊法3）焊接特点：①可有效地防止白口、淬硬组织及裂纹，接头切削加工性好。②需加热设备，成本高、生产效率低、劳动条件差。4）应用：一般用于焊补形状复杂的重要铸铁件，如内燃机的汽缸、机床导轨等。铸铁焊条（2）冷焊法即焊前不预热或只进行400℃以下的低温预热的焊接方法：1）焊接方法：气焊和手工电弧焊，对于小型薄壁铸件常用气焊，对于大型厚壁铸件，一般采用手工电弧焊。2）焊接材料及焊接工艺：①焊接材料：冷焊焊条分为两大类：一类为同质型焊条，即焊缝金属为铸铁型，如Z208、Z248；另一类为异质型焊条，即焊缝金属为非铸铁型，如镍基铸铁焊条（Z308、Z408）、高钒铸铁焊条（Z116、Z117）及铜基铸铁焊条（Z607）等。（2）冷焊法②焊接工艺：焊接时，应尽量采用小电流、短弧、窄焊缝、短焊道（每段不大于50mm）并在焊后及时轻轻锤击焊缝以松弛应力，防止焊后开裂。3）特点：成本较低，生产率较高，劳动条件较好，但是焊补质量有时不易保证。4）应用：生产中多用于焊补要求不高的铸件以及怕高温预热引起变形的工件。铸铁补焊机三、堆焊堆焊是表面工程中的重要分支，在国民经济建设中发挥着重要作用。随着科学技术的进步，堆焊技术也在不断创新。目前堆焊技术已广泛应用于矿山、冶金、农机、建筑、电站、铁路、车辆、石油化工设备、核动力及工具、模具等的制造、修复中，并已成为近年来得到最广泛应用的表面技术之一。比如我国冶金行业轧钢设备中的轧辊，据不完全统计，全国年消耗轧辊量约折合人民币30亿元，采用堆焊方法修复旧轧辊和制造新辊已成为我国轧钢企业降低成本提高效益的重要举措。又如在石化和锅炉行业中，大量采用的阀门，由于密封面质量不过关，在上世纪70年代曾成为影响企业生产正常运行的瓶颈。历经40多年的发展历程，目前从阀门密封面堆焊方法到堆焊材料均已取得长足发展，并已在企业中普遍应用。1、堆焊技术应用堆焊修复的目的：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、耐热或耐腐蚀的要求，改善其表面性能，从而节约资金，延长设备使用寿命，经济效益显著。常见的堆焊技术多用于以下情况：

（1）修复。用堆焊手段，进行零件的焊接修复，去除零件缺陷，恢复零件力学性能和几何尺寸，这一技术已普遍应用。如太重铸钢毛坯焊接修复达到90%以上，太重集团每年修复零件价值超过数千万元。（2）预保护。采用预保护堆焊制造双金属结构，发挥金属材料的各自特点，提高零件使用寿命，降低生产成本，提高企业制造核心技术水平，这一设计思想已纳入产品制造方案。通过具有耐磨、耐蚀、抗氧化或其它物理、化学等特殊性能的金属强化层，发挥高合金金属强化层的优异性能。如在压机柱塞表面堆焊Cr13型不锈钢代替表面淬火，既保证表面硬度，又具有良好的耐腐蚀性能。又如在碳钢结构表面堆焊铝青铜耐磨层等，既可以节省贵重金属，又保证可靠连接，反复使用。在挖掘机耐磨零件表面堆焊高硬度耐磨材料提高使用寿命等。为循环经济、可持续发展提供良好的技术途径。1、堆焊技术应用（3）焊过镀层。采用堆焊工艺制备金属过渡层，改善零件焊接性能。如重载硬齿面大模数焊接结构齿轮，其结形式由齿圈、轮毂、双辐板等零件焊接组成。因轮缘要求具有高硬度、耐磨损等性能，常采用中碳合金钢40CrNi2MoH或34CrNiMo锻件，调质处理。焊接制造的难点是有效控制中碳合金钢焊接质量，齿圈、轮毂锻件调质处理后，粗加工采用预热堆焊金属过渡层，改善零件焊接性能，降低环缝焊接预热温度，防止焊接裂纹，减少焊接变形。

（4）改变形状。采用堆焊工艺改变金属零件几何尺寸及形状。如中国名牌产品TZ油膜轴承钢套，采用Q345B钢板卷制成型，其法兰部位就是采用堆焊方法生产成型。大大提高了材料利用率，降低了切削加工工时，缩短加工周期和费用。

1、堆焊技术应用2、堆焊技术特点堆焊技术有如下特点:堆焊层与母材能实现冶金结合、堆焊获得的表面层厚度最大、所用的设备相对比较简单、易于实现工地现场施工、在技术上也较成熟.在实际应用中，我们应该注意以下问题：（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，首要问题是选择合适的堆焊合金。但由于堆焊合金元素含量往往比母材要高，有时会与母材成分有很大不用，所以应该注意由此带来的新问题。（3）由于堆焊技术是在零件表面进行，由此可能造成零件受热不均，导致焊后变形，这也要求在堆焊技术中解决。

2、堆焊技术特点4、局部更换法修复实例：齿轮、花键修复四、塑料焊接塑料是以树脂（有时用单体在加工过程中直接聚合）为基体，一般加有添加剂，在加工过程中能塑制成型的材料。在相当长的时间内，机械工业中使用的材料是以金属材料为主，但是随着科学技术的飞速发展，各种非金属材料取得了很大的进展，并被越来越多地应用于工程技术中。其中，塑料由于具有美观轻巧、丰富易得、制取方便、成形简单、成本低、电气绝缘、减震消音、耐磨及其它防护性能等特性，逐渐成为工业部门不可缺少的材料，为此有必要研究塑料的焊接技术。

一件塑料成品可能由多种材料或部件制成，要将各部件结合起来，可使用机械固定件、粘合剂及焊接工艺加工。三种接合方式中，以焊接工艺的效果最佳，而且焊接形式多样，可产生粘合稳固的接缝，其机械特性接近于母体材料，可根据不同材料、尺寸、用途而使用不同的焊接工艺。塑料焊接工艺可分为两类：（1）机械运动式焊接工艺：超声焊接、摩擦焊接和振动焊接。（2）外部加热式焊接工艺：热板焊接、热气焊接和植入焊接。（3）直接应用电磁学焊接工艺：电阻性插销焊接、高频（高频或射频）焊接和感应焊接。五、模拟实训—钢结构件维修钢结构是指用钢板和热扎、冷弯或焊接型材通过连接件连接而成的能承受和传递荷载的结构形式。钢结构体系具有自重轻、工厂化制造、安装快捷、施工周期短、抗震性能好、投资回收快、环境污染少等综合优势，在冶金企业厂房结构、设备基础中得到广泛运用。模拟进行设备钢结构基础件维修小结焊接基础知识

。

补焊法，如：钢制零件补焊（低、中、高碳钢零件补焊）；铸铁的焊补。堆焊。塑料焊接模拟实训—钢结构件维修学习情境二：冶金机械设备现代维修技术模块三：金属扣合修复法一、金属扣合法定义。

金属扣合法是金属机件的一种特殊联接修理方法，它利用扣合件(例如波形键，缀缝栓等)材料的塑性变形或热胀冷缩的性质将损坏的零件连接起来，实现紧密扣合作用，以达到修复零件裂纹或断裂的目的。二、金属扣合法应用金属扣合工艺适用对象广泛。从原理上讲，凡存在裂纹、破损、孔洞及其他缺陷的金属机件，该工艺均能适用。目前，此种修复工艺方法已广泛用于铸铁件，钢件（尤其是不易焊修的钢件，如铸钢、合金钢等），有色金属机件等难焊补的零件，以及不允许有变形的零件的修复；尤其适用于大中型铸铁机件的修复，如机床床身、轧机机架等基础件的修复，又如船上许多大型机件（如：主、副柴油机的机座、机架、气缸体、缸盖等）以及各种机械的壳体和螺旋桨等的裂纹修复等，同时该工艺亦适用于某些零部件的加工制造或装配过程。近年来，金属扣合工艺与胶粘剂配合使用不仅增大连接强度，而且有利于提高密封性。其中，铸铁件的焊接性能极差，始终是焊接领域未能完全攻克的一道难题。但由于铸铁成本较低，并具有较好的铸造性、可加工性、耐磨性及减震性等特点，铸铁零件在机械零件中也占有一定的比例，比如多数基础件就是铸铁制造的。另外，又由于它们一般体积较大、结构复杂、制造周期较长、有较高精度要求，而且一般不作为日常备件储备，所以一旦损坏很难立即更换。况且，如果仅仅因为一些微小裂纹或局部断裂，就整体更换，这样做也极不经济。但是，若置之不理，听之任之，长此以往，一旦裂纹发展到一定程度，就可能出现严重后果。这时，如果能提前合理采用金属扣合修复技术，势必将极大节约维修费用，缩短维修周期，避免过长的停机损失。三、金属扣合法特点1、金属扣合修复工艺过程完全在常温下进行，因此，无需考虑修复件的热变形带来的影响。

2、波形槽是分散排列，波形键和缀缝栓在扣合过程中都是分层装入，逐片铆击，使修复部位的实际受力状态和理论计算比较接近，从而，避免了应力集中。

3、修理方法简单，成本低，修理周期短。金属扣合所需设备和工具极为简单，而且修复工作一般不受场地限制，可就地施工，不需拆卸机件，尤其是大型机件，或在缺少备件、更换新件工作难度大及各种应急状态下，该工艺将得显方便、快捷。运用该工艺修复缺陷机件，其费用仅为制作新件的1／3～１／30。

4、金属扣合法通常为手工作业，铆击时采用风动工具，对于防火，防爆要求的区域也可进行安全作业。如船舱内有大量的机油、润滑油等，而且环境相对狭窄、密闭［PS：譬如攀钢401机动船］。若零部件出现裂纹、断裂，为避免着火事故，一般不允许采用焊接，这时采用扣合技术将十分理想。5、扣合结束后将机件有关表面打磨清理，采用泥子填平，喷漆，一般看不见修理痕迹，也不破坏设备的外观（一般铸件出现裂纹难免，某些客户心里接受能力有限。对此采用扣合，在保证性能条件下，也容易被客户接受，还可避免返工造成的成本增加）。6、金属扣合法修理时只要在修前仔细地将断裂部位进行复位，并正确掌握铆击等工艺方法，一般能恢复原有精度，且修复质量可靠，并可具有足够的强度和良好的密封性能。如金属扣合后的容器可承受75×104Ｐa（即7.5kgf/cm2）的压力。7、金属扣合法也有其局限性，如薄壁铸件（壁厚≤8mm）则不宜采用。另外，波形槽整形较费时费力，单件制做波形键较为麻烦（一般波形键均由模具挤压成型，若制做数量少，则模具成本无法分摊，开模费用较高）。四、分类及技术原理按照性质和特点

强固扣合强密扣合优级扣合热扣合(1)、技术原理：在垂直于零件裂纹或折断面的方向上，借助模板或手工加工出一定形状和尺寸的波形槽，然后把形状与波形槽相吻合的，由高强度材料制成的波形键逐片嵌入槽中，在常温下铆击波浪键，使其产生塑性变形而充满槽腔，借助波形键的凸缘与波形槽的凹部相互扣合，使损坏的零件重新牢固地联接成一体，如图所示。（简单地将：在垂直于裂纹方向加工出波形槽，嵌入形状相似的波浪键，在常温下铆击波浪键，利用波浪键与槽的啮合作用使零件联成一体。大家可以看出这种连接形式类似于铆接的断面。）1、强固扣合法（或称波浪键扣合法）1、强固扣合法（或称波浪键扣合法）(2)、适用范围：适用于修复壁厚8～40mm的一般强度要求的薄壁机件。实例：破裂的法兰修复一块法兰破裂成三块，把块１～块３拼成原状，在各条裂纹上镶铆金属锁固件——波浪键，配合适当的机加工、钳工操作，该法兰可恢复原几何尺寸，并近似恢复原件的机械性能。

1、强固扣合法（或称波浪键扣合法）对于要求密封的零件，可在强固结合法的基础上，再在裂缝隙上用缀缝栓密封，称为强密扣合法。

2、强密扣合法(又称波浪键—密封螺钉扣合法)(1)、技术原理：在强固扣合工艺原理的基础上，在两波形键之间裂纹或折断面的结合线上加工缀缝栓孔，并使第二次钻的缀缝栓孔稍微切人已装好的波形键和缀缝栓，形成一条密封的“金属纽带”，以达到阻止流体受压渗漏的目的。

2、强密扣合法(又称波浪键—密封螺钉扣合法)(2)、工艺：在强固扣合（即波浪键扣合）的基础上，再沿裂纹钻孔攻丝，相邻两螺孔应彼此相割（即有一定的重叠)，相割量为0.5mm～1.5mm，两端螺孔应覆盖裂纹终端，螺孔与波浪键也应相割。将涂有粘结剂(即胶粘剂)的密封螺钉从波浪键两对侧向槽间逐个旋入。全部裂纹上装满密封螺钉后用砂轮打磨平整，不破坏设备的外观，不与其它零部件发生干涉。在裂纹上可装密封螺钉或密封圆柱销。前者用于承受低压的裂纹零件，后者用于承受高压的裂纹零件。密封螺钉可选用M3～M8；圆柱销直径可选用3mm～8mm，长度与波浪键厚度t相同。密封螺钉和圆柱销的材料可与波浪键材料相同；对于要求不高、不重要零件也可选用低碳钢或纯铜等软质材料制造，这样便于铆紧。粘结剂一般可选用环氧树脂胶或氧化铜－磷酸无机胶。2、强密扣合法(又称波浪键—密封螺钉扣合法)

(3)、应用：适用于有强度要求和密封要求的场合。如缸体、机体、受压容器等零件的裂纹或折断的修理。实例：有孔洞的发动机缸体修复在缸体的孔洞处镶配相近材质及相近几何形状的金属镶块，然后依前述方法镶铆波浪键和缀缝螺栓，该缸体可恢复原有几何形状和机械性能2、强密扣合法(又称波浪键—密封螺钉扣合法)

对承受高载荷的厚壁零件修复时，采用强固、强密扣合法不能保证修复质量要求，这时可以镶入加强件，如下图所示，使载荷分布在更大的面积上，提高其承载能力，这样的方法称为优级扣合法，又称加强扣合法。3、优级扣合法（又称加强（块）扣合法）加强扣合法示意图1—加强件；2—缀缝栓；3—波形键；(1)技术原理：优级扣合法是在垂直于裂纹或断裂面的修复区上，加工出一定形状的空穴（例如矩形），然后把形状、尺寸相同的加强件嵌入空穴中，在零件与加强件的结合处再加工缀缝栓，使其一半嵌在加强件上，另一半嵌在零件基体上，从而得到牢固的结合。必要时还可用波浪键对加强块和机件进行扣合，如图所示。3、优级扣合法（又称加强（块）扣合法）(2)工艺：加强块使载荷分布到更多的面积和更远离裂纹的地方。加强块的形状各异、有矩形、十字形、X形等，依机件和裂纹情况选用，具体来讲可根据零件材料性质、载荷性质和大小，以及扣何处形状等因素进行选用。加强块样式如图所示，其中a)为修复钢件便于张紧的加强件；b)为用于承受冲击载荷的加强件，在靠近裂纹处不加缀缝栓固定，以保持一定的弹性；c)为X型加强件，其有利于扣合时拉紧裂纹；d)为十字形加强件，它用于承受多方面载荷。加强块与空穴槽的结合线配缀缝栓，加强块厚度一般不大于机件厚度的1/3，其长边应垂直于裂缝放置。3、优级扣合法（又称加强（块）扣合法）(3)应用：加强扣合法主要用于承受高载荷、壁厚超过45mm的机件，如水压机横梁、轧钢机轧辊支架等。3、优级扣合法（又称加强（块）扣合法）(1)技术原理：热扣合法是利用金属材料的热胀冷缩的特性修复零件裂纹或断裂的方法。它将一定形状的扣合键加热至一定温度后嵌入零件损坏处预先加工好的相对应的凹槽中，当扣合键冷却收缩后，将零件裂纹拉紧而成一体，从而将破裂的机件重新密合。扣合键的形状、尺寸，依零件裂纹部位的形状和安装的可能性设计成不同的形式，例如利用圆环形键扣合在轮毂上，来修复轮毂的强度；利用工字形键嵌入基体槽内，把基体上的裂纹扣紧等。4、热扣合法(1)技术原理：热扣合法是利用金属材料的热胀冷缩的特性修复零件裂纹或断裂的方法。它将一定形状的扣合键加热至一定温度后嵌入零件损坏处预先加工好的相对应的凹槽中，当扣合键冷却收缩后，将零件裂纹拉紧而成一体，从而将破裂的机件重新密合。扣合键的形状、尺寸，依零件裂纹部位的形状和安装的可能性设计成不同的形式，例如利用圆环形键扣合在轮毂上，来修复轮毂的强度；利用工字形键嵌入基体槽内，把基体上的裂纹扣紧等。4、热扣合法另外，需注意保证扣合件产生的压应力减去工作时零件承受的载荷后，还应有足够的剩余压应力来扣紧零件的损坏部位。因此，对扣合件配合面的过盈量和加热温度必须经力学计算确定。另一方面，对两配合面必须精加工，以保证尺寸和形位精度。4、热扣合法(2)应用：相比其它扣合法更为简便和实用，多用于修复大型飞轮、齿轮或皮带轮，和重型设备机身的裂纹及折断面。4、热扣合法五、金属扣合工艺（1）、将存在裂纹、破损、孔洞等缺陷的机件从机器上解体。其中，裂纹在修理前，最好在裂纹两端打上止裂孔，并用柱销涂敷密封液，填塞紧密。（2）、将破损成多个碎片的机件收集齐全。（3）对有孔洞缺陷的机件，应准备材质相同（或相近）的金属件，或重新铸造材质相同（或相近）的铸件毛坯作为镶块。

1、解体和准备（1）、用专用容器盛装破损的机件，针对机件的材质确定使用不同的清洗剂，对机件彻底清洗。（2）、用清水冲洗，再用压缩空气吹干或自然凉干。

2、清洗（1）、疑似裂纹或其形状位置不明显，应经探伤检查确定。（2）、进行必要的材质化验，以便于波浪键及镶块材质的选择。（3）、必要的强度试验。

3、理化试验（1）、对破裂成多块的机件进行拼装使之复位，可配合使用合适的金属粘接剂。（2）、对破损机件进行夹持、定位和紧固。4、拼装、复位和紧固（1）、利用车、铣、刨、插、镗、钻、磨等机加工或适当的钳工方法将机件的缺陷孔洞进行切削、修整，使之具有较规则的几何形状。（2）、根据机件材质选择镶块或重新铸造镶块毛坯件。（3）、按过渡配合要求，将选择的镶块或铸造毛坯件，依修整后机件上孔洞尺寸形状进行切削加工，保证配合表面达到过渡配合要求的精度。（4）、借助专用工装将镶块镶配到机件上，若机件有耐压、受力等特殊要求，则镶块与机件的配合应具备一定的过盈量或互为锥度配合、阶梯配合，并辅以密封胶。5、镶块的镶配（1）、沿裂痕或镶配边界确定欲镶波浪键的位置。（2）、在各位置点沿裂痕或镶配边界的法线方向固定波浪键底孔模板。（3）、用高压风钻或电动钻通过底孔模板套打底孔，或在机件两侧均打出底孔。（4）、用专用高频振动切割机切去各孔间连筋。（5）、将波浪键打入底孔，必要时涂密封胶。若机件较厚，可在两侧均镶配波浪键，且各侧可镶１～３层。6、镶配波浪键（1）、在相邻两波浪键之间，沿裂痕或镶配边界确定骑缝螺钉底孔位置，使埋置后的骑缝螺钉两两相切。（2）打骑缝螺钉底孔，控制深度（近似波浪键底孔深度）。（3）底孔攻丝。（4）骑缝螺钉涂密封胶后拧入螺孔，剔除外露部分。

7、埋置骑缝螺钉(缀缝栓)（1）、对有压力要求的机件进行耐压试验。（2）、对有强度要求的机件进行强度试验。（3）其他相关试验。

9、性能试验（1）、剔除波浪键或骑缝螺钉多余部分。（2）、机加工或钳工切削，使机件达到所要求的表面粗糙度。（3）、表面处理，如涂防锈油、刷漆等。

8、整形六、模拟实训—铸铁零件的修理故障现象：铸铁闸阀闸板出现裂纹缺陷解决方案：采用金属扣合法修复1、波形键的设计和制造波形键，又称波浪键（英文MetalockingKey），在中文里因其形似波浪而意译为“波浪键”，它是金属扣合工艺技术的核心。从结构上看，波浪键这种凹凸起伏的波浪形结构，象链子一样可使裂纹（或配合面）两侧的金属被紧紧地锁固在一起。从受力情况看，波浪键在金属扣合工件中承受二维或三维综合机械作用力，如拉伸力、挤压力、剪切力等。

补充知识（1）波形键尺寸的确定波形键形状如图所示，主要尺寸有凸缘直径d、颈部宽度b、间距l、厚度t。通常以颈部宽度尺寸b作为基本尺寸，一般取b＝3mm～6mm，其它尺寸依下列经验公式计算：凸缘直径:d＝(1.2～1.6)b凸缘间距:l＝(2.0～2.2)b波浪键厚度:t＝(0.9～1.1)b由于波形键的凸缘数决定键的承载能力，故应根据零件的受力情况来确定凸缘数，一般取奇数5、7、9个，因为将当中一个凸缘设在裂纹上较好。凸缘数越多，波形糟各凹处断面上的应力越小，并使最大应力远离裂纹。但凸缘数过多，使镶嵌波浪键工作量增加，难度加大。在位置允许的情况下，尽可能选用7或9个凸缘的波浪键。（2）波形键的材料波形键在扣合前除应具有足够的强度和韧性之外，其材料还应经热处理后可变软，以便适合铆击，产生塑性变形从而铆紧；在扣合后要求冷作硬化倾向大，且不发脆，其抗拉强度应有较大的提高；对于修复受热机件所用波形键的材料，其膨胀系数要略低于或等于机件的膨胀系数。一般选用奥氏体镍铬不锈钢，如0Crl8Ni9、1Crl8Ni9、1Crl8Ni9Ti等，冷变形后强度可提高50％；也可选用普通低碳钢10、15、20钢等，冷变形后强度可提高10％～20％。高温零件可选用含镍量高并与零件材料膨胀系数相近的高温镍基合金，如Ni36、Ni42等，此种材料膨胀系数与铸铁相近，或选用10、15、20低碳钢等。（3）波形键的制造波形键制造最好采用模具在油压机上冷挤压成型，在配合机械加工上、下表面，和修整凸缘圆弧，最后需热处理。2、波形槽的设计和加工（1）、波形槽尺寸的确定波形槽的形状与尺寸与波形键一致，二者最大配合间隙不超过0.1mm～0.2mm，槽深T依零件壁厚H而定，一般T＝(0.7～0.8)H，并依槽深放入一层或两层波浪键。零件裂纹上波形槽间距W可依经验法或计算公式确定。1）对承受载荷不大的普通铸铁零件，波形槽间距可为宽度b的5～6倍，即W＝(5～6)b。2）对承受较大载荷的高强度铸铁件，可采用同一截面上波形键和机件原有承载能力相等的条件计算波形槽间距W，即:式中：σp为波形键材料经铆击后的抗拉强度；σg为机件的抗拉强度；H为机件厚度。（2）、波形槽的布置对于修复承受载荷不大的普通铸铁机件时，为了使最大应力分布在最大范围内，改善零件受力状况，在布置个数较多的波形槽时，可采用一长一短或错落有致的排列方式，并且中间凸缘应安装在裂纹线上。对于修复承受弯曲载荷的普通铸铁机件时，因机件的外层承受最大拉应力，往里则逐渐减少，故将波形槽设计成阶梯式。这样，能避免或减小机件内壁强度因开槽而受到削弱的影响。（3）、波形槽的加工小型机件波形槽可在钻床或铣床等设备上加工成型，加工速度快，精度也较高。大型机件因拆卸和搬运不便，其波形槽可采用钻模、手电钻等简便工具，现场加工。对于曲面机件，则需制成与该曲面相吻合的钻模。大型机件波形槽手工加工的工艺过程如下:1）、采取措施先将机件的裂纹牢固地复位。裂纹两端需钻止裂孔。2）、根据修复设计的方案,划出各波形槽的位置线。3）、借助专用钻模加工波形槽各凸缘孔及凸缘间孔，锪（huo，1声）孔至深度T；4）、修整宽度b和两平面，保证波形键和波形槽的配合间隙3、波形键的扣合和铆击（，亦即波形键装配）（1）装配前，波形键和波形槽应用压缩空气吹净残留杂物，清除毛刺、飞边及油污。（2）装配时，将波浪键嵌入波形槽中(可预先在槽内涂抹胶粘剂)，再用铆钉枪铆击波浪键，使之充满槽腔。铆接工作使用频率高、冲击力小的小型铆钉枪，压缩空气压力控制在0.2～0.4Mpa范围内。为确保铆接质量，铆击时应遵循以下规定：1）、必须使铆击杆垂直于铆击面，先铆击两端凸缘，然后向中间凸缘推进，由重到轻轮流对称铆击，最后铆击裂纹上凸缘时不宜过紧，以免撑开裂纹。铆紧凸缘部分后，再铆击各凸缘的连接部分。2）、第1层铆紧后再铆第2层、第3层等，注意铆击时正确掌握铆紧度，一般控制每层波形键铆低0.5mm左右为宜。3）为了使波形键充分冷硬化，提高抗拉强度，每个部位应先用圆冲头铆击中心，然后再用平面冲头铆击各部位的边缘，直至铆紧为止。4）铆击时，应防止铆击强度过大，使键两端产生裂纹或击穿槽底。（3）、波形槽的加工小型机件波形槽可在钻床或铣床等设备上加工成型，加工速度快，精度也较高。大型机件因拆卸和搬运不便，其波形槽可采用钻模、手电钻等简便工具，现场加工。对于曲面机件，则需制成与该曲面相吻合的钻模。大型机件波形槽手工加工的工艺过程如下:1）、采取措施先将机件的裂纹牢固地复位。裂纹两端需钻止裂孔。2）、根据修复设计的方案,划出各波形槽的位置线。3）、借助专用钻模加工波形槽各凸缘孔及凸缘间孔，锪（huo，1声）孔至深度T；4）、修整宽度b和两平面，保证波形键和波形槽的配合间隙小结金属扣合法定义、应用、特点。

分类及技术原理：强固扣合法；强密扣合法；优级扣合法；热扣合法。金属扣合工艺。模拟实训—铸铁零件的修理。学习情境二：冶金机械设备现代维修技术模块四：塑性变形法一、矫正1．矫正的概念

通过外力作用，消除材料或制件的不平、不直、弯曲、翘曲等缺陷的加工方法。缺陷产生原因：残余应力、运输和存放管理等处理不当。注：只有对塑性好的材料才能进行矫正。。2．矫正原理

钢材是由钢坯轧制而成的，在长度方向可以看成由许多纤维组成。任何变形均是其内部纤维的长短不等而造成的。矫正的原理就是使纤维较短部分伸长或使纤维较长部分缩短，直至各层纤维的长度趋于一致。3．矫正的分类：（1）按被矫正工件时的温度分类：冷矫正：常温下，矫正塑性较好、变形不严重的金属材料。热矫正：700～1000℃的高温，变形或脆性较大（2）按矫正时产生矫正力的方法还可分为手工矫正、机械矫正、火焰矫正及高频热点矫正。。4、手工矫正（1）基本概念手工矫正是以手工操作手锤、抵铁、拍板等工具，对变形的钢材施加外力，来达到矫正变形的目的。手工矫正简便灵活，一般用于薄钢板、小型型钢和小型结构件的局部变形的矫正。目前在我国很多行业，如汽车钣金修理作业中，手工矫正仍然是主要方法。

。（2）手工矫正的工具1）平板、铁砧和台虎钳：是矫正板材和型材的基座。一般材料的矫正，使用钳工手锤和方头手锤2）抽条和拍板：抽条是采用由条状薄板料弯成的简易手工工具来抽打面积较大的板料，拍板是用由质地较硬的檀木制成的专用工具来敲打板料。3）螺旋压力工具：螺旋压力工具适用于矫正较大的轴类零件或棒料。4）检验工具：零件矫正精度的检验工具有平板、直角尺、直尺和百分表等。4、手工矫正。（3）手工矫正的方法矫正的方法：延展法、扭转法、弯形法和伸张法。1）延展法用来矫正金属薄板产生的中部凸凹、边缘呈波浪形以及扭曲等变形。2）扭转法扭转法是用来矫正条料扭曲变形的。3）弯形法弯形法是用来矫正各种弯曲的棒料及宽度方向上有弯曲的条料4、手工矫正。直径较小的棒料和薄条料可夹在台虎钳上用扳手矫正。直径大的棒料和较厚的条料采用压力机械校正。4）伸张法伸张法是用来矫正各种细长线材的。方法：只要将线材一头固定，然后在固定处开始，将弯曲线材绕圆木一周，捏紧圆木向后拉，使线材在拉力作用下绕过圆木而得到伸长矫正。4、手工矫正。4、手工矫正（4）、实例：薄板的矫正。薄板中间凸起变形的矫正薄板四周呈波浪变形的矫正薄板对角翘曲的矫正。4、手工矫正实例：薄板的矫正。曲面凸鼓变形的矫正曲面凹陷变形的矫薄板料的拍打矫正。4、手工矫正薄板的矫正难度较大。矫正前，要分析并判明薄板的纤维伸长或缩短部位。矫正中，要随时观察板料的形状变化，有针对性地改变锤击点和力度。当板料基本敲平后，再用木锤作一次调整性敲击，使整个板面纤维舒展均匀。矫正后，用手按揿板料各处，若不发生弹动，说明板料平整。。5、机械矫正手工矫正效率低，劳动强度大，仅适用于对小件的矫正。对于尺寸较大的工件，则采用专用机械进行矫正。例如：汽车钣金材料的机械矫正是通过矫正机对钢板进行多次反复弯曲，使钢板长短不等的纤维趋向相等，从而达到矫正的目的。。5、机械矫正矫正机由一系列轴辊组成，弯曲的钢板通过这些轴辊滚压而得以矫正。常用的矫正机分为上下列轴辊平行矫正机、上列辊倾斜式矫正机和成对导向辊矫正机等，其矫正方法如下：（1）、在上列辊倾斜的矫正机上进行矫正时，先确定上辊的压下量，再调整上辊的倾斜度，使出口端上、下辊的距离正好是板料的厚度。然后开动矫正机，钢板通过矫正辊后就能得到平整的板料。若仍有不平，可适当调整压下量，再次矫正，直至板料平整为止。。5、机械矫正（2）、在上、下辊平行的矫正机上进行矫正时，先调节上辊的压下量和导向辊的位置，使板料通过轴辊时发生反复弯曲而得以矫正。压下量应由小逐渐增大。板料在多次矫正下可获得较高的矫平质量。汽车钣金材料变形的矫正一般都是在上、下辊平行的矫正枧上进行。矫正薄板时，可将数块薄板叠在一起，或垫加一块厚板一起进行矫正。图：金属板料的机械整平

。6、火焰矫正（1）、火焰矫正原理火焰矫正就是对变形的钢材采用火焰局部加热的方法进行矫正。金属材料具有热胀冷缩的特性。当局部加热时，被加热的材料受热而膨胀，而周围未加热部分的材料温度低，使膨胀受到阻碍。停止加热后，金属冷却收缩，使加热处金属纤维比原先的短。火焰矫正正是利用这种新的变形去矫正原来的变形。火焰矫正的加热源广泛采用温度高、加热速度快、简单方便的氧一乙炔焰。。6、火焰矫正（2）火焰矫正的加热位置与方式1）加热位置、火焰能率与矫正的关系火焰矫正的效果主要取决于加热的位置和火焰的能率。不同的加热位置可以矫正不同方向的变形。若位置选择错误，不但起不到矫正的作用，反而会使变形更加复杂、严重。加热位置通常选择在材料变形量大、纤维拉伸最长的部分，即材料弯曲部分的外侧。。6、火焰矫正用不同的火焰能率加热，可获得不同的矫正能力。火焰越强，加热速度越快，热量越集中，矫正能力越强，矫正变形越大；反之，则火焰能率不足，加热缓慢，使受热范围扩大，矫正效果差。火焰加热的温度由工作的材料和结构决定。对低碳钢和普通低合金钢，通常加热到600～800℃，不能超过850℃，以免金属过热。但也不能过低，过低时矫正效率不高。。6、火焰矫正2）加热方式点状加热：加热的区域为一定直径范围的圆圈状点，故称点状加热。矫正时可根据工件的变形情况，加热一点或多点，多点加热常采用梅花式。加热点直径一般不小于15mm。当变形量大时，加热点间距要小，一般为50～100mm。线状加热：加热时火焰沿直线方向移动，也可同时做适当的横向摆动，称为线状加热。加热线的横向收缩一般大于纵向收缩，收缩量随加热线宽度的增加而增加。加热线的宽度一般为钢材厚度的0.5～2倍。线状加热一般用于变形较大的工件，它有直线加热、链状加热和锯齿形加热三种形式。。6、火焰矫正2）加热方式三角形加热：加热区域呈三角形的加热方法称为三角形加热，如图12-30c所示。因其加热面积较大，收缩量也较大，并由于沿三角形高度方向的加热宽度不等，收缩量也不等，因而常用于刚度较大的工件矫正。图

加热方式二、其他塑性变形法常用其他塑性变形法包括：墩粗扩径压缩延伸（1）基本概念使毛坯高度减小、横断面积增大的锻造工序叫作镦粗。在坯料上某一部分进行的镦粗叫做局部镦粗。图

墩粗设备

1、墩粗（2）特点镦粗可以使有色金属的销轴和衬套类零件少许缩短其长度，而提高其直径。采用墩粗可缩短零件长度在15％以内，但重要零件的缩短量不应超过4％～8％。墩粗广泛用于具有较好塑性的金属零件修复

1、墩粗图

墩粗实例1、墩粗图镦粗直螺纹连接较好的解决了大批桥粱工程钢筋的整体快速图田湾核电站采用镦粗直螺纹钢筋接头（1）基本概念用来增加管子、杯状物或壳体等带孔工件的内径的方法。2、扩径（2）特点在零件的孔类挤入直径比孔径大一些的球体或冲头，可使空心轴和轴套在稍微缩小长度的条件下增大外径。2、扩径图

扩径例压缩可减少有色金属衬套类零件的内径。将衬套用冲头压入固定在支架上的模具，模具入口处有7。～8。的缩径口，接着就是定径部分，尾部是18。～20。的喇叭形出口。经压缩后的衬套外表面可以镀铜，并车削，而内孔则可以绞孔。3、压缩衬套连杆衬套铰压机延伸依靠局部减少断面尺寸，而使零件的长度增加。在延伸时，变形方向与作用力方向垂直。4、延伸三、模拟实训—钢制轴的修理故障现象：轴弯曲度超标解决方案：对轴进行矫正处理要求：（1）采用此前所学方法，自行设计相关工作流程；（2）模拟进行钢制轴矫正。小结矫正，包括：手工矫正、机械矫正、火焰矫正。

其他常用塑性变形法包括：墩粗、扩径、压缩、延伸

。模拟实训—钢制轴的修理。学习情境二：冶金机械设备现代维修技术模块五：电化学沉积一、电镀的定义

电镀[P87]是指在含有欲镀金属的盐类溶液中，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出来，形成镀层的一种表面加工方法。镀层性能不同于基体金属，具有新的特征。根据镀层的功能分为防护性镀层，装饰性镀层及其它功能性镀层。

。换句话说，电镀其实是通过电化学方法在固体表面获得金属沉积层的过程。日常生活中，到处都会看到漂亮的电镀产品，它们美观、耐用，为我们的生活增添了光彩。那么，电镀品是怎么造出来的呢？这与19世纪初电池的发明有着密切的关系。1800年，意大利物理学家伏打做了个小小的实验：他把一块锡箔放在自己的舌尖上，然后拿一枚银币去碰锡箔，舌头上顿时感到有酸麻的感觉。他又用另外两种金属与自己身体的其他部位相接触，也发现有同样的感觉。这个实验使伏打意识到不同的金属相连，可能会产生电流。。他将两排不同的金属片双双接起来，果真产生了电流。他又试着在两金属间放一些东西，发现放有潮湿的物质时电流会更大。于是他将几十块银圆和锌片交替重叠，每对金属之间插入浸渍食盐水的纸片或布条，组成了世界上第一个电池组，这就是伏打电池。在伏打发明了电池以后，英国工程师尼可尔和解剖学家卡莱尔便利用此电源对液体进行研究，发现利用此电源可将水分解。在此以后，欧洲掀起了电解实验的高潮，虽然电在溶液中流动，使溶液发生了化学变化是无可置疑的，但变化的原理还不清楚。。英国物理学家、化学家法拉第为了研究电解原理，也进行了一系列实验。他将两块铂片插在盛硫酸锌溶液的玻璃容器中，然后与伏打电池相连，结果发现阴极的铂片上覆上了一层金属锌；阳极周围的溶液显酸性。这就是最早的电镀品。电镀制品

二、电镀的基本知识1、电镀液电镀液是由主盐、络合剂、附加盐、缓冲剂、阳极活化剂、添加剂等组成。1、电镀液（1）、主盐主盐是指镀液中能在阴极上沉积出所要求镀层金属的盐，用于提供金属离子。（2）、络合剂有些情况下，若镀液中主盐的金属离子为简单离子时，则镀层晶粒粗大，因此，要采用络合离子的镀液。获得络合离子的方法是加入络合剂，即能络合主盐的金属离子形成络合物的物质。1、电镀液（3）、附加盐附加盐是电镀中除主要盐外的某些碱金属或碱土金属盐类，主要用于提高电镀液的导电性，对主盐中的金属离子不起络合作用。有些附加盐还能改善镀液的深镀能力，分散能力，产生细致的镀层。（4）、缓冲剂缓冲剂是指用来稳定溶液酸碱度的物质。这类物质一般是由弱酸和弱酸盐或弱碱和弱碱盐组成的，能使溶液遇到碱或酸时，溶液的pH值变化幅度缩少。1、电镀液（5）、阳极活化剂镀液中能促进阳极活化的物质称阳极活化剂。阳极活化剂的作用是提高阳极开始钝化的电流密度，从而保证阳极处于活化状态而能正常地溶解。阳极活化剂含量不足时阳极溶解不正常，主盐的含量下降较快，影响镀液的稳定。严重时，电镀不能正常进行。（6）、添加剂添加剂是指不会明显改变镀层导电性，而能显著改善镀层性能的物质。根据在镀液中所起的作用，添加剂可分为：光亮剂，整平剂，和抑雾剂等。。2、电镀反应（1）、电化学反应电镀装置示意图［P87图3-4］，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联结，阳极与阴均浸入镀液中。当在阴阳两极间施加一定电位时，则在阴极发生如下反应：从镀液内部扩散到电极和镀液界面的金属离子Mn+从阴极上获得n个电子，还原成金属M。即：Mn+＋ne→M（还原反应）。另一方面，在阳极则发生与阴极完全相反的反应，即阳极接口上发生金属M的溶解，释放n个电子生成金属离子Mn+。即：M－ne→Mn+（氧化反应）上述电极反应是电镀反应中最基本的反应。由于电子直接参加化学反应，成为电化学反应。附：原电池示意图和相关说明

。2、电镀反应（2）、法拉第定律法拉第是一位伟大的实验科学家，在1833年，法拉第实验用金属铂和铜做电极，对氯化铜水溶液进行电解。这次，他对两极上发生的化学反应进行了定量研究。他用不同强度的电流通入氯化铜溶液，然后测量所生成的氯气和铜的量。发现在电解过程中，电极上析出的铜的质量和电解槽中通入电流的量成正比。并还发现：96494库仑的电量，恰恰是1摩尔电子的总电量。随后通过进一步的大量试验，证实了法拉第发现的2条电解规律。。2、电镀反应这样，通过测定电解槽的电流强度和时间，即可算出电解中消耗电量的库仑数；知道电量的法拉第数，就可求出电解析出物质的质量。这个定律称之为“法拉第电解定律”。应用这一定律可以进行物质的定量分析。法拉第电解第一定律：

m＝KQ＝KIt

法拉第电解第二定律：。2、电镀反应（3）、电流效率电镀时，阴极上实际析出的物质的质量并不等于根据法拉定律得到的计算结果，实际值总小于计算值，这是由于电极上的反应不只一个，例如镀镍时，在阴极上除发生这一主反应外，还会发生副反应。（4）、电镀液的分散能力镀溶液的分散能力是指电镀液所具有的使金属层厚度均匀分布的能力，也称均镀能力。电镀液的分散能力越好，在不同阴极部位所沉积出的金属层厚度越均匀。。2、电镀反应（5）、电镀液的覆盖能力在电镀生产中，常用到的另一个概念是覆盖能力，亦称深镀能力，它是指电镀液所具有的使镀件的深凹处沉积上金属镀层的能力。分散能力和覆盖能力不同，前者是说明金属在阴极表面分布均匀程度的问题，它的前提是在阴极表面都有镀层﹔而后者是指金属在阴极表面的深凹处有无沉积层的问题。。3、金属的电积过程电镀过程是镀液中的金属离子在外电场的作用下，经电极反应还原成金属原子并在阴极上进行金属沉积的过程。完成电沉积过程必须经过以下三个步骤﹕（1）液相传质（2）电化学反应（3）电结晶电镀时，以上三个步骤是同时进行的，但进行的速度不同，速度最慢的一个被称为整个沉积过程的控制性环节。不同步骤作为控制性环节，最后的电沉积结果是不一样的。图：电沉积过程示意图

三、电镀工艺电镀工艺过程一般包括电镀前预处理，电镀及镀后处理三个阶段。具体来讲其基本工艺包括：除锈(磨光→抛光)

上挂

脱脂除油上挂

（电解抛光或化学抛光）酸洗活化（预镀）电镀水洗（后处理）水洗干燥下挂检验包装电镀示意图四、电镀的分类1、按镀层组成分单金属电镀合金电镀复合电沉积二元合金电镀三元合金电镀多元合金电镀2、按获取镀层方式分常规电镀（如挂镀、滚镀等）电刷镀脉冲电镀电铸化学镀，又称自催化镀真空镀，如真空蒸镀、溅射镀和离子镀四、电镀的分类3、按照使用目的来分类防护－装饰类镀层功能性镀层耐磨和减磨镀层抗高温氧化镀层导电性镀层热处理用镀层磁性镀层修复性镀层可焊性镀层其他功能镀层五、常用镀种简况金属镀层的种类很多，在设备维修中常用的有镀铬（ge，4声）、镀镍、镀铁、镀铜及其合金等。1、镀铬（1）防护－装饰性镀铬（俗称装饰铬）（2）硬铬（耐磨铬、工业镀铬）（3）乳白铬镀层

（4）松孔镀铬（5）黑铬

2、镀镍3、镀铁镀铁修复轴实例镀铁与硬铬性能对比4、镀铜5、镀锌6、电镀合金7、复合电镀电镀合金气缸摩托车气缸引擎六、电刷镀电刷镀又叫选择电镀、无槽镀、快速镀、涂镀、笔镀、擦镀等，其起源于1899年法国人采用的棉团电镀法，作为专门技术大约成型于二十世纪四十年代的欧洲。至50年代，已在欧洲和北美取得大量的工业应用。我国最早的工业应用也出现于50年代，当时称之为涂镀，大规模的推广和应用则始于80年代，目前已广泛应用于工业及民用的许多领域，并取得了巨大的经济效益和社会效益，特别是机械不解体修复和现场修复的特点是其能够解决以往手段无法解决的难题。图：现场电刷镀修补。1、电刷镀的原理与特点（1）设备简单，携带方便，不需要大的渡槽设备。（2）工艺简单，操作方便，凡镀笔能触及到的地方均可电镀，特别适用于不解体机件的现场维修和野外抢修。（3）镀层种类多，与基体材料的结合力强，力学性能好，能保证满足各种维修性能的要求。（4）沉积速度快，生产效率高，，最快时可达0.05mm/min，但必须采用高电流密度进行操作。。1、电刷镀的原理与特点（5）环境污染小，刷镀溶液中不含氰化物和剧毒药。同时溶液的使用量少并可循环使用，产生的废液很少，溶液稳定，操作安全，无闪点，储运过程中属非危险品（6）维修质量高。水溶液操作，不会引起被修复工件的变形和金相组织的变化，设备上采用专门的厚度控制装置，误差小于+10%，镀层通常不需再机械加工。但电刷镀也存在劳动强度大，消耗阳极包缠材料等缺点。。2、刷镀设备电刷镀设备由专用直流电源、镀笔及供液、集液装置组成。（1）专用直流电源（2）镀笔（3）供液、集液装置镀笔结构图

阳极形状图

。3、刷镀溶液（1）预处理溶液：包括用于清洗工件表面油污的电净液和用于去除金属表面氧化膜和疲劳层，使基体金属晶格显露出来的活化液。（2）电镀液：根据镀层的成分，金属电镀溶液分为单金属电镀液和合金电镀液。（3）钝化液：用于在铝、锌、镉等金属表面生成能提高表面耐蚀性的钝态氧化膜的溶液。（4）退镀液：用于退除镀件表面不合格镀层、多余镀层的溶液。。4、电刷镀工艺过程电刷镀工艺过程主要包括镀前预处理、刷镀层的选择和设计、镀件刷镀和镀后处理等。（1）镀前预处理镀件镀前预处理是电刷镀顺利进行和获得成功的必要条件。它包括镀件表面修整、表面清理、表面的电净处理和火花处理。（2）刷镀层的选择和设计1）、刷镀预镀层预镀层也叫过渡层、打底层或结合层、隔离层。2）、刷镀工作镀层工作镀层就是零件表面的镀层。常用的工作镀层有镍、铁、铁合金、镍钨合金、铜等。。4、电刷镀工艺过程3）镀层设计在设计镀层时，要注意控制同一种镀层一次连续刷镀的厚度，避免同种镀层厚度过大可能产生的裂纹或剥离。（3）镀件刷镀镀件刷镀表面预处理后，应及时进行刷镀。根据镀层设计要求，首先，刷镀过渡层，把残存的镀液冲洗干净后，在选用工作层镀液，按工艺规范刷镀至所需厚度。（4）镀后处理刷镀完毕后及时进行镀后处理。先清洗干净镀件表面，并干燥（zao，4声），检查镀层外观，测量镀层厚度。若镀件无需再加工，则需采取必要的保护办法，如抛光、涂油等。七、化学镀化学镀在表面处理技术中占有重要的地位，其指没有外电流通过，利用还原剂将溶液中金属离子化学还原在呈催化活性的机件表面，使之形成金属镀层的工艺过程，也叫无电解电镀。机械维修中以镀化学镍最为实用。化学镀最大特点是镀液的分散力强，凡接触镀液部位均有厚度基本相等的金属镀层镀上，而且镀层外观好、致密、耐腐蚀。目前，化学镀镍、铜、银、金、钴、钯、铂、锡以及化学镀合金和化学复合镀层，在工业生产中已被采用。化学浸镀（简称化学镀）技术的原理是：化学镀是一种不需要通电，依据氧化还原反应原理，利用强还原剂在含有金属离子的溶液中，将金属离子还原成金属而沉积在各种材料表面形成致密镀层的方法。化学镀常用溶液：化学镀银、镀镍、镀铜、镀钴、镀镍磷液、镀镍磷硼液等。可