机电设备故障诊断与维修 第3版 习题及答案 第4章

第4章1.简述机械零件修复技术存在的意义和特点。答：随着机械零件的磨损、变形、断裂、蚀损，机械设备的精度、性能和生产率就会下降，进而导致机械设备发生故障、事故甚至报废，因而需要及时进行维护和修理。机械零件修复的任务是恢复有修复价值的损伤零件的尺寸、几何形状和力学性能。大部分失效后的机械零件经过各种修复技术修复后可以重新使用。机械设备维修要确保以最短的时间、最少的费用来有效地消除故障，以提高设备的有效利用率。修复性工艺措施能有效地达到此目的。零件的修复技术是机修行业修理技术中的重要组成部分，合理地选择和运用修复技术，是提高维修质量、节约资源、缩短停修时间和降低维修费用的有效措施，尤其对贵重、大型、加工周期长、精度要求高、需要特殊材料和特种加工的零件，其意义就更为突出。2.金属扣合技术有什么特点？常用的有哪几种方法？答：金属扣合技术的特点有：1）整个工艺过程完全在常温下进行，排除了热变形的不利因素。2）操作方法简便，不需特殊设备，可完全采用手工作业，便于现场就地修理工作，具有快速修理的特点。3）波形槽分散排列，扣合件（波形键）分层装入，逐步铆击，避免了应力集中。金属扣合技术一般分为强固扣合法、强密扣合法、优级扣合法和热扣合法等4种。3.表面强化技术的特点是什么？主要应用在哪些领域？答：工件表面强化技术是指采用某种工艺手段，通过材料表层的相变、改变表层的化学成分、改变表层的应力状态以及提高工件表面的冶金质量等途径来赋予机体材料本身所不具备的特殊力学、物理和化学性能，从而满足材料及其制品使用要求的一种技术。表面强化技术作为表面工程学的一项重要技术，对于改善材料的表面性质，提高零件表面的耐磨性、抗疲劳性，延长其使用寿命等具有重要意义。它可以节约稀有、昂贵的材料，对各种高新技术的发展具有重要作用。4.塑性变形修复技术的原理是什么？包括哪几种方法？答：塑性变形修复技术是利用金属或合金的塑性变形性能，使零件在一定外力作用的条件下改变其几何形状而不损坏零件。这种方法是将零件不工作部位的部分金属向磨损的工作部位移动，以补偿磨损掉的金属，恢复零件工作表面原来的尺寸和形状。它实际上也就是一般的压力加工方法，但其工作对象不是毛坯，而是具有一定尺寸和形状的磨损件零件。因此，这种方法不仅可改变零件的外形，而且还可改变金属的机械性能和组织结构。塑性变形修复技术方法有5.电镀的原理是什么？答：镀槽中的电解液，除镀铬采用铬酸溶液外，一般都用待镀金属的盐溶液。镀槽的阴极为电镀的零件，阳极为与电镀待镀层材料相同的极板（镀铬除外）。接通电源，在电场的作用下，带正电荷的阳离子向阴极方向移动，带负电荷的阴离子向阳极方向移动。电解液中的阳离子，主要是待镀金属的离子和氢离子，金属离子在阴极表面得到电子，生成金属原子，并覆盖在阴极表面上。同时氢离子也从阴极表面得到电子，生成氢原子，一部分进入零件镀层，另一部分溢出镀槽。6.电镀修复技术有什么特点？为什么要进行电镀前预处理和电镀后处理？答：电镀法形成的金属镀层不仅可补偿零件表面磨损，而且还能改善零件的表面性质，如提高耐磨性（如镀铬、镀铁提高防腐能力（如镀锌、镀铬等形成装饰性镀层（如镀铬、镀银等产生特殊用途，如防止渗碳用的镀铜、提高表面导电性的镀银等；有些电镀还可以改善润滑条件。因此，电镀是常用的修复技术之一，主要用于修复磨损量不大、精度要求高、形状结构复杂、批量较大和需要某特殊层的零件。（1）电镀前预处理电镀前预处理是使待镀面干净新鲜，以获得高质量镀层。首先通过表面磨光和抛光等方法使表面粗糙度达到一定要求，然后再用溶剂溶解以及用化学、电化学方法除油，接着用机械、酸洗以及电化学方法除锈，最后把表面反放在弱酸中浸蚀一定时间作镀前表面活性化处理等。（2）电镀后处理电镀后处理包括钝化处理和氢化处理。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、稳定的薄膜的表面处理方法。钝化处理使镀层耐腐蚀性大大提高，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，这称为氢脆。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，称为氢化处理。7.什么是电刷镀？它用在什么范围？一般包括哪些工艺？答：电刷镀是电镀的一种特殊方式，不用镀槽，只需在不断供应电解液的条件下，用一支镀笔在工件表面上进行擦拭，从而获得电镀层，所以又被称为无槽镀或涂镀。电刷镀主要应用于改善和强化金属材料工件的表面性质，使之获得耐磨损、抗氧化、耐高温等一种或数种性能。在机械修理和维护方面，电刷镀广泛应用于修复因金属表面磨损失效、疲劳失效、腐蚀失效而报废的机械零部件，恢复其原有的尺寸精度，具有维修周期短、费用低、修复后的机械零部件使用寿命长等特点，特别是对大型和昂贵机械零部件的修复经济效益更加显著。在施镀过程中，基体材料无变形，镀层均匀致密，与基体结合力强，是修复金属工件表面失效的最佳工艺。8.什么是热喷涂？答：热喷涂技术是表面工程技术的重要组成部分。它是利用电弧、离子弧燃烧的火焰将粉末状或丝状的金属或非金属材料加热到熔融状态，在高速气流推动下，喷涂材料被雾化并以一定速度射向预处理过的零件基体表面，形成具有一定结合强度涂层的工艺方法。9.热喷涂的工艺包括哪些？答：热喷涂施工基本有4个步骤：施工前的准备工作、工作表面预处理、喷涂及喷涂后处理。10.简述焊接在修复技术中的应用。答：通过加热、加压或两者并用，用或不用填充材料，借助于金属原子扩散和结合使分离的材料牢固地连接在一起的加工方法称为焊接。将焊接技术应用于维修工程时称为焊接修复。根据提供热能的不同方式，焊接可分为电弧焊、气焊和等离子焊等；按照焊接的工艺和方法不同，又可分为补焊、堆焊、喷焊和钎焊等11.什么是堆焊？特点是什么？答：堆焊用于修复零件表面因磨损而导致的尺寸和形状的变化，或赋予零件表面一定的特殊性能。用堆焊技术修复零件表面具有结合强度高，不受堆焊层厚度限制，以及随所用的堆焊材料的不同可得到不同耐磨性能的修复层的优点。现在，堆焊已广泛地用于矿山、冶金、农机、建筑、电站、铁路、车辆、石油、化工设备以及工具、模具等的制造和修理。12.粘接和焊接具有什么区别？答：粘接的应用有如下几方面：1）用结构胶粘接修复断裂件。2）用于补偿零件的尺寸磨损。例如，对机械设备的导轨研伤粘补以及尺寸磨损的恢复，可采用粘贴聚四氟乙烯软带，涂抹高分子耐磨粘结剂等方法。3）用于零件的密封堵漏、铸件砂眼、孔洞等，可用胶剂填空堵塞。4）以粘代焊、代铆、代螺、代固等，如以环氧胶代替锡焊，既减小了刀具变形又保证了性能；量具的以胶代固，代替过盈配合；用粘接替代焊接时的初定位，可获得较准确的焊接尺寸。5）用于零件的防松紧固。用粘接代替防松零件，如开口销、止动垫圈及锁紧螺母等。6）用粘接代替离心浇铸制作滑动轴承的双金属轴瓦，既可保证轴承的质量，又可解决中小企业缺少离心浇铸专用设备的问题，是应急维修的可靠措施。13.粘接的接头形式有哪些？请指出其优势所在。答：经常采用的板条搭接、角接、Ｔ接、嵌接及套接等接头形式。14.简述零件的修复技术选择的原则、步骤和方法。答：1.技术合理采用的修复技术应能满足待修零件的修复要求，修复后能保持零件原有技术要求。为此，要做以下几项考虑。（1）待选的修复技术对零件材质的适应性在现有修复技术中，任何一种方法都不能完全适应各种材料，都有其局限性，所以选择修复技术时，首先应考虑修复技术针对修复机械零件材质的适应性。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及其合金等）几乎都能喷涂，但对少数有色金属及其合金（纯铜、钨合金、铝合金等）喷涂则较困难，主要是这些材料的导热系数很大，喷涂材料与它们熔合困难。又如喷焊技术，它对材质的适应性较复杂，铝、镁及其合金，青铜，黄铜等材料不适用于喷焊。（2）各种修复技术能达到的修补层厚度各种零件由于磨损程度不同，要求的修复层厚度也不一样，所以在选择修复技术时，必须了解各种修复技术所能达到的修补层厚度。（3）零件构造对修复工艺选择的影响例如直径较小的零件用埋弧堆焊和金属喷涂修复就不合适；轴上螺纹车成直径小一级的螺纹时，要考虑到螺母的拧入是否受到临近轴直径尺寸较大的限制等。（4）修复零件修补层的力学性能修补层的强度、硬度、修补层与零件基体的结合强度以及零件修复后的强度变化情况是评价修理质量的重要指标，也是选择修复技术的重要依据。如铬镀层硬度可高达800～1200HV,其与钢、镍、铜等机械零件表面的结合强度可高于其本身晶格间的结合强度；铁镀层硬度可以达到500～800HV（45～