石大机器维修工程学课件10机械零件的修复技术

一、零件修复的意义据权威部门统计，我国每年将有数十万台新设备需要管理维护、老旧设备要改造，预计改造费用金额高达100-200亿元,一般大型企业每年用于设备维改资金均在1000-2000万元。零件修复在对贵重、大型零件、加工周期长、精度要求高的零件，需要特殊材料或特种加工的零件，意义更为突出。通常零件修复与更换零件相比具有如下意义或优点：第十章机械零件的修复技术1、减少设备全寿命周期费用从设备综合工程学角度而言：1）修复投入资金少：机器修理成本中，零件费用占40～80%，零件修复成本为新件价格的5～30%，寿命相近甚至超过新件。2)节约材料——以最少的材料消耗取得最大的能源节约；3）可降低备件消耗，备件可以最少储备。2、修复可以避免因备件不足而停修，设备停歇时间短，从而可以提高机器使用可靠性，延长使用寿命，提高设备利用率——从维修工程学角度；3、修复的同时，利用新技术修复旧件可以提高零件的某些性能，还可以对原设备进行技术改造，部分补偿机器的无形老化，延长寿命；4、修复旧件一般不需要大、精、稀设备牵扯人力少，易组织生产。二、机械零件常用的修复工艺

零件修复技术或表面工程技术即是对材料强度基本理论等的综合运用。材料科学是研究材料的成分、内部结构和性能之间的相互关系及其发展规律的科学，其目的就是充分发挥现有材料的潜力，提高材料的力学性能，拓宽材料的用途。

一）材料强化的途径主要有两种：1）尽可能地减少晶体中的缺陷，从而使材料接近金属警惕的理论强度——大幅度减少或消除晶体中的缺陷十分困难，很难应用于生产实践中；2）大大增加晶体缺陷的密度，在材料中造成尽可能多的阻碍位错运动的障碍，从而提高材料强度。几种常用的修复工艺三、机械修复法

机械加工是零件修理最主要、最基本的方法，它既可以作为独立的手段，直接修理零件，也是其它修理技术，如焊修、电镀、喷涂等的工艺准备和最后加工不可缺少的工序。而机械加工修理技术是指以机械加工作为独立手段，直接修理机械设备零件的一种技术。

机械加工修理技术与机械加工制造零件不同：它的加工对象是失效了的旧零件，原加工基准一般已破坏，加工时装夹定位困难，且加工余量小，加工要适应各种失效零件的表面状态，加工的数量少、品种杂，很难组织生产。利用机械加工修理失效零件是有一定的难度，要根据具体情况，合理地选择加工基准和采用适当的方法予以解决。机械加工修理技术中常用的方法：修理尺寸法、局部更换法、附加零件法、换位法、金属扣合法、调整法等。1、修理尺寸法

机械设备中的间隙配合副(如轴和孔)在使用中一般都会产生不均匀磨损,使配合副的间隙增大,工作性能劣化。对这类配合副中的主要零件，可不考虑原来的基本尺寸，采用机械加工方法切去不均匀磨损部分，恢复原来的形位公差和表面粗糙度，而获得一个新尺寸然后更换具有相应尺寸的另一个配合副与之配合，保证原有的配合关系不变，这一新尺寸，被称为——修理尺寸，这种修理配合副的方法便被成为——修理尺寸法。常用这种方法修复曲轴主轴颈、连杆轴颈、凸轮轴颈、缸套、气缸、活塞等许多零件。

修理尺寸法优缺点通常是最小修理工作量的维修方法，优点:工作方便、设备简单、经济性好，在一定的修理尺寸范围内能保持零件的互换性，对于贵重和复杂的零件则意义更大。缺点:减弱了零件的强度和刚度，需要更换或修复相配件，使零件互换性复杂化；需扩大供应备件，零件要配套。修理尺寸法常常被用来修理机械设备中轴和孔构成的配合副。在采用修理尺寸法修理轴和孔构成的配合幅时，根据配合幅的工作性质和修理后轴线位置的要求不同，可将修理尺寸法分为：同心法和不同心法保证修理后轴或孔的轴线与原轴线一致的，叫同心法；修理后轴或孔的轴线与原轴线稍有改变的，叫不同心法。两者修理尺寸的确定方法稍有不同。a.同心法轴颈修理尺寸的确定如图所示，轴颈的基本尺寸为ds，磨损后的直径为d1。假设轴向磨损量基本一致，而径向磨损不均匀，其一边磨损量最小为，另一边磨损量最大为，径向总磨损量δ1为：1）轴颈修理尺寸的确定设为磨损不均匀系数,则在均匀磨损情况下,则

当只有一边磨损时，则

由此可知，在任何情况下，磨损不均匀系数用测量统计的方法，对一定数量的磨损零件进行测量，可以求得该零件的磨损不均匀系数（），而用一般方法测量单边（或）磨损量比较困难因在加工时要考虑到机床—刀具—工作系统的刚度和安装误差，设单边加工余量为x，则轴颈的第一次修理尺寸dR1为：式中通常被称为轴颈的修理间隔，以I表示根据轴颈的强度要求和应有性能表层的厚度，就可知其最小直径，假设轴颈最小允许直径为dmin

，在修理间隔相同的条件下，轴颈的允许修理次数n为：

这样就可求出轴颈的各次修理：第一次修理尺寸第二次修理尺寸第三次修理尺寸第n次修理尺寸b.不同心法轴颈修理尺寸的确定如图所示，轴颈的基本尺寸为ds，磨损后的直径为d1假设轴向磨损量基本一致，而径向磨损不均匀，单边最小磨损量，最大磨损量为，径向总磨损量为：不同心法修理是以磨损后的轴颈横截面的几何中心作为回转中心加工轴颈的。设其单边加工余量为x，则轴颈的修理尺寸为：修理以后的轴线，由原来的O移到O1位置。显然因，不同心法加工切去的金属量比同心法少。

如图,内孔的基本尺寸为磨损后的直径为假设轴向磨损量基本一致，而径向磨损不均匀，其最小磨损量为最大磨损量为本，径向总磨损量为2）内孔修理尺寸的确定与同心法轴颈修理尺寸确定原理相同,所确定的同心法内孔修理尺寸为:a.同心法内孔修理尺寸的确定式中为磨损不均匀系数,单边加工余量，I为修理间隔期。

设孔的最大允许直径为，则孔的允许修理次数为

这样内孔的各次修理尺寸为：第一次修理尺寸第二次修理尺寸第三次修理尺寸第n次修理尺寸b.不同心内孔修理尺寸的确定如图,与不同心法轴颈修理尺寸的确定原理一样,确定内孔修理尺寸为:式中内孔的基本尺寸为径向总磨损量为磨损后内孔直径为单边加工余量加工以后孔的轴线，由原来的O移至O1

确定零件的修理尺寸时，首先应考虑零件结构上的可能性和修理后零件的强度、刚度是否满足需要。例如轴颈尺寸减小量一般不超过原设计尺寸的10%；轴上键槽可扩大一级；对于淬硬的轴颈，应考虑修理后能满足硬度要求。为了得到有限的互换性，有时可将零件修理尺寸标准化，如内燃机气缸套的修理尺寸，通常规定了几个标准尺寸，以适应尺寸分级的活塞备件。标准尺寸的大小与级别还取决于气缸套的磨损量、加工余量、安全系数和磨损后几何形状变化等条件。2、附加零件修理法有些零件只有个别工作表面磨损严重，当其机构和强度允许时，可以将磨损部位进行机械加工，再在这个部位镶上一个