工程机械轴类零件失效分析及其热喷涂再制造工艺研究
工程机械零部件拆解再利用再制造方案(二)
工程机械零部件拆解、再利用、再制造方案一、实施背景随着工程机械行业的快速发展，大量的机械设备进入到了使用阶段，同时也意味着大量的废旧零部件产生。
传统的处理方式往往只是简单的报废或再利用，这不仅造成了资源的浪费，也给环境带来了压力。
为了推动工程机械行业的可持续发展，提高资源利用效率，我们提出了这一工程机械零部件拆解、再利用、再制造的全面解决方案。
二、工作原理1.拆解：对废旧工程机械零部件进行专业拆解，将零部件按照种类、材质、状态等进行分类，以便后续处理。
2.再利用：对可再利用的零部件进行清洗、检测、修复等处理，使其性能达到或接近新品标准，然后重新投入使用。
3.再制造：对无法再利用的零部件进行再制造，通过先进的制造技术，如3D打印、精密加工等，重新制造出新的零部件。
三、实施计划步骤1.建立废旧零部件回收网络，与工程机械制造商、经销商、用户等建立合作关系，确保废旧零部件的回收渠道畅通。
2.设立专业的拆解和检测中心，引进先进的拆解技术和设备，培训专业的技术人员，确保拆解和检测工作的顺利进行。
3.建立再利用和再制造生产线，引进先进的制造技术和设备，确保再利用和再制造产品的质量和效率。
4.开展试点项目，积累经验，不断优化方案，提高资源利用效率。
5.逐步推广至全国范围，与更多的工程机械制造商、经销商、用户等建立合作关系，推动工程机械行业的可持续发展。
四、适用范围本方案适用于所有工程机械设备，包括挖掘机、装载机、压路机等，以及相关零部件的拆解、再利用和再制造。
同时，本方案也可适用于其他机械设备的拆解、再利用和再制造。
五、创新要点1.引入先进的拆解技术和设备，提高拆解效率和质量。
例如，采用机器人辅助拆解技术，可以快速准确地完成废旧零部件的拆解工作。
2.建立完善的再利用和再制造流程，确保零部件性能达标。
例如，采用精密检测设备对零部件进行检测和修复，确保其性能达到或接近新品标准。
3.通过试点项目，不断优化方案，提高资源利用效率。
机械工程中机械密封环的失效分析与改进
机械工程中机械密封环的失效分析与改进
一、机械密封环的失效分析：
1.密封环的磨损：机械密封环在运行过程中，由于摩擦和磨损，导致密封环表面不平整，从而影响其密封性能。
2.密封环材料的老化：密封环材料的老化是导致机械密封环失效的一个主要因素。
长时间高温、酸碱等环境条件下，密封材料会发生物理和化学变化，导致密封环性能下降。
3.密封环的断裂：机械密封环在机械振动或机械冲击的作用下，可能会发生断裂，从而导致泄漏。
4.密封环的设计缺陷：一些机械密封环的设计存在缺陷，比如剖面设计不合理、尺寸匹配不当等，导致其失效。
二、机械密封环的改进：
1.优化密封环材料：选择抗磨损、耐高温、耐腐蚀等性能良好的密封环材料，如陶瓷、金属等，以提高密封环的使用寿命和可靠性。
2.改进密封环结构设计：通过优化机械密封环的剖面设计、尺寸匹配等，提高密封环的密封性能和耐久性。
3.引入新的密封技术：如采用真空密封技术、磁悬浮密封技术等，可以改善传统机械密封环的失效问题，提高密封性能。
4.定期检修和保养：定期检查机械密封环的磨损情况，及时更换磨损严重的密封环，同时进行润滑保养，以延长其使用寿命。
综上所述，机械密封环失效的原因很多，但通过合理的分析和改进措施，可以有效减少其失效可能性，提高机械密封环的使用寿命和可靠性，保证设备的正常运行。
因此，工程师和技术人员应密切关注机械密封环的失效问题，并不断优化改进，以满足不同应用领域对密封性能的要求。
轴类零件超音速火焰喷涂工艺技术研究
轴类零件超音速火焰喷涂工艺技术研究摘要：本文采用超音速火焰喷涂技术制备碳化钨（WC-10Co4Cr）耐磨涂层。
通过调整空气与燃气压力、流量，喷涂距离，送分量等工艺参数，制备出致密、均匀、颜色均匀一致碳化钨（WC-10Co4Cr）涂层，涂层相关性能满足要求；通过优化旋翼轴类零件喷涂保护工装结构，改善了工装与零件的配合程度；保证了涂层质量的均匀稳定性。
关键词：碳化钨涂层；超音速火焰喷涂；耐磨涂层；工程化应用引言热喷涂技术作为一种新兴的表面工程技术，在近30年得到了迅猛的发展，由早期制备一般装饰性和防护性涂层发展到各种功能性涂层；由产品维修发展到大批量的产品制造；由涂层工艺发展到包括产品失效分析、表面预处理、喷涂材料和设备的选择、涂层系统设计和涂层后加工等在内的热喷涂系统工程；由单一的涂层到多技术复合的复合涂层，以满足复杂工况条件下工件的服役性能[1]。
热喷涂技术是指利用某种热源将喷涂材料迅速加热到熔化或半熔化状态，再经过高速气流或焰流使其雾化，加速喷射在经预处理的零件表面上，使材料表面得到强化和改性，获得具有某种功能（如耐磨、防腐、抗高温等）表面的一种应用性很强的材料表层复合技术。
热喷涂方法通常可按热源性质进行分类和命名。
常用的热喷涂方法可分为：火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂及其它热喷涂方法等。
高速火焰喷涂国内习惯上称为超音速火焰喷涂，它的英文缩写为HVOF（High Velocity Oxygen Fuel）或HVAF（High Velocity Air Fuel）。
是在爆炸喷涂的基础上发展起来的一项新的热喷涂技术，是20世纪80年代初期，由美国Browing公司最先研制成功。
并推出名为JET-KOTE的商用喷涂设备。
超音速火焰喷涂技术一经问世，就以其超高的焰流速度和相对较低的温度，在喷涂金属碳化物和金属合金等材料方面显现出了明显优势。
在世界各大热喷涂公司的积极推动下，该技术发展很快，目前超音速火焰喷涂技术在喷涂金属碳化物、金属合金等方面，已逐步取代了等离子喷涂和其它喷涂工艺，成为热喷涂的一项重要工艺方法[3]。
研究热喷涂工艺对涂层摩擦磨损性能的影响
五大类 ： 磨粒磨损 （ ａ ｂ ｒ ａ ｓ ｉ ｖ ｅ ｗ ｅ ａ ｒ ） ， 粘 着磨 损 （ ａ ｄ ｈ ｅ ｓ ｉ ｏ ｎ ｗ ｅ ａ ｒ ） ， 表
％ 以上 。 据 我 国 有 关部 门 统计 ，仅 台 金、 矿 喷涂及爆炸喷涂等 ， 近年来 ， 人 们 研 究 了一 些 更 为 先 进 的喷 涂 国 民 生产 总 值 的 ２ 农机 、 煤炭 、 电力 和 建材 这 几 个 领 域 的 钢 材 用量 由 于 摩 擦 技 术（ 如 激光喷涂 、 冷 空 气动 力 喷 涂 、 反应 火焰喷涂 等） ， 使 得 山 、 ０ ０万 ｔ ． 不 仅 带 来 了废 弃 构 件 的 喷 涂 技 术 不断 的发 展 ， 人 们 认 识 材 料 的行 为也 更加 丰 富 、 材 料 磨 损 致 使 设 备 备 用 构 件 就 达 １ 大量 浪 费 ， 也造 成 了 国 家 巨大 的 经 济损 失 。 的性 能也 逐 步 提 高 。 热喷 涂技 术是在 上世 纪初才被 瑞士 科 学家 Ｓ ｃ ｈ ｅ ｅ ｐ所 发 明， 经过 了百年 的发 展 ， 其 应 用领 域 已 经 非 常 广 泛 。 人 们 常 利
间 的摩 擦 、 润滑 和 磨 损 ， 也 研 究 这 三 者 之 间 的相 互 关 系及 其 发
近 年 来 ．通 过 热 喷 涂 技 术 改 变材 料 表 面摩 擦 磨 损 方 面的
包括 设 计 和 计 算 、 润滑材料和 润滑方 法， 摩 擦 材 料 研 究 已经 成 为 科 学研 究 的 热 点 问题 ， 随 着 此 类 研 究 高质 量 、 精 展 与 应 用 ： 和 接 触 面 之 间 的状 态 ． 摩 擦 故 障的 诊 断 、 检 测 和 预 警 等 。 磨 损 细 化 的 发 展 ．热 喷 涂 技 术 已经 成 为一 种 构 件 表 面 抗 摩擦 性 能
热喷涂技术应用及研究进展与挑战
热喷涂技术应用及研究进展与挑战李长久【摘要】热喷涂作为重要的表面工程技术之一,是通过在材料表面制备材料保护涂层与功能涂层,赋予基体材料没有,但服役环境所必须的表面性能的方法.由于热喷涂可以制备从超过50％孔隙缺陷含量到接近完全致密的任意材料的涂层,基于缺陷控制可满足从可磨耗、耐高温隔热、耐磨损与耐腐蚀等不同服役要求,经过100余年的发展已经形成了包括等离子喷涂、超音速火焰喷涂、电弧喷涂、普通火焰喷涂等一系列方法,已经成为在众多产业领域,包括航天航空、交通运输、石油化工、电力能源、冶金钢铁、纺织与造纸、机械制造等,提高产品寿命与竞争力不可或缺的技术.制备可以提供耐磨损、耐环境腐蚀防护、耐高温隔热防护等保护涂层是热喷涂尤为重要的应用方面,热喷涂作为可显著提升结构零件耐磨损的涂层制备方法应用非常广泛,但在动载如冲蚀、空蚀、疲劳磨损、或高应力磨料磨损条件下,涂层材料的耐磨性能尚不能完全发挥;由于涂层总是存在一定的孔隙,难以以制备态直接用作长效耐腐蚀防护涂层,适当的封孔处理成为其用作耐腐蚀涂层的必要条件;包括以燃气轮机热障涂层为代表的耐高温隔热涂层等在航空与地面重型燃机中的应用,在欧美热喷涂市场中约占比60％,随着我国燃气轮机技术的发展,该市场潜力有望逐步得到发掘.热喷涂耐磨损涂层性能的进一步提升不仅需要开发新型硬质耐磨材料以及宽温域自润滑材料,还需要结合材料开发,发展可使粒子间结合充分的涂层制备方法,其次,基于涂层结构特征与服役性能关系控制磨损服役条件,防止源于粒子间脱落的加速磨损是确保长效磨损保护的基础.如何制备在喷涂态即可满足腐蚀介质不浸渗的致密涂层依然是热喷涂耐腐蚀涂层制备需要攻克的挑战.冷喷涂、等离子喷涂、物理气相沉积、液料热喷涂等新方法近年来发展迅速,与这些方法相配套的材料制备技术的发展将是这些新方法得到广泛应用的基础.新能源、医疗、民生、半导体等对导电、催化、生物活性、绝缘、耐刻蚀等功能涂层的需求也将有力推动热喷涂技术的发展.本文将结合目前热喷涂技术在国内外的应用现状与存在的问题,展望热喷涂技术进一步发展过程中有待解决的主要挑战性技术问题,为本领域技术人员合理认识热喷涂技术的特点,直面挑战,深入开展开发与基础研究,推动技术提供参考.【期刊名称】《热喷涂技术》【年(卷),期】2018(010)004【总页数】22页(P1-22)【关键词】热喷涂;涂层应用;耐磨损;耐腐蚀;涂层设计;涂层组织;保护涂层;功能涂层【作者】李长久【作者单位】西安交通大学,陕西省西安市 710049【正文语种】中文【中图分类】TG174.40 引言80%以上机械零部件的失效通常由表面磨损与腐蚀而引起，每年由此造成的损失可达国民生产总值的10%以上，因此，通过各类表面工程技术将具有优越耐腐蚀或耐磨损性能的材料覆于满足承载能力要求的普通结构件表面，构筑复合结构材料已经成为提高机械零部件服役效能、零部件附加价值与产品核心竞争力的重要方法。
关于工程机械中轴类零件再制造的概述
关 键诃 工程机械 ；再制 造 ；轴类零件 ；表面强化
中 圈分 类号 Ｔ ｌ Ｈ ｌ 文献 标识码 Ａ 文 章编 号 １７— ６１（ ｌ）５—００ ０ ６ ３９７一２ ｏ ２０ ９－ １ ｏ ｏ
１ 发展再 嗣造 工程 的意义
再制造 工程是一个发展迅速 的新兴研究 领域和新兴产业 。我 国从 １９年开始将再制造工程作为一门学科体系加 以全面研究并推广。 ９９ 再制造工程既不同于机械设备的维修 ，也不 同于设备 的再循环 （ 回 收利用 ）。再制造 的生产成本 不仅 远低于新品 ，还减少 了自然矿藏 的 开采、提炼原材料 的消耗 、新产品制造过程中造成的能源消耗和环境污 染 ，以及废弃物对环境的污染和处理工业固体垃圾的费用 。再制造工程 的研究对象既可以是整机、系统、设施，也可以是其零部件等。 轴类零件是工程机械 中很重要 的一类可再制造零件 ，针对其损坏或 报废 ，在失效分析 、寿命评估和经济效益分析的基础上 ，采用先进 的表 面工程技术等将其修复或改造 ， 使再制造轴的质量达到或超过新 品的质 量 ，以形成再制造新轴。工程机械轴类零件 的再制造是 以废旧的轴为毛 坯 ，不需要重新加工制造毛坯 ，因而最大限度地保留了轴 中蕴含 的附加 值。
２ 工程 机械轴 类零 件的 工作条 件和 失效形 式
轴几乎是任何一种机械中不可缺少的重要零件之一 。多数情况下 ， 各类轴中的应力并不是恒定不变的静应力 ，而是 随时间不断变化的交变 应力。对于旋转轴来说 ，即使所受的载荷不发生变化 ，其弯曲应力也会 随时 间而产生交变 。当存 在工 作载荷的不稳定、载荷的频繁变化 、反 转以及 冲击 、振动等时 ， 则会使轴中承受的应力情况更加复杂。有些机 械、车辆的轴 ，其内应力的变化规律并不确定 ， 而是随机的。 由于轴类零件 的工 作条件 、材质 、结构 以及受 力情况等有很大差 异， 其失效形式也各不相 同。工程机械轴类零件 的失效形式主要有 以下 两种 ： ２１磨损 ． 磨损是轴类零件失效的主要形式 。 有运动就有磨损 ，轴类零件在运 转 的过程中 ，由于和轴套 、轴承、轴瓦或其 它零件相互接触 ， 面产生 表 相对滑动或滚动 ，彼此产生摩擦而造成磨损 。当有外来的硬质颗粒侵入 到与轴相互接触的表面之间时 ， 也会同时引起轴的磨粒磨损 。
激光熔覆技术在轴类零件再制造过程中的应用现状
MATERIALS FO R M ECHANICAL ENG INEERINGDOI ： 10.11973/jxgccl202011007____11 ■2020 年 11 月第 44 卷第 11 期Vol. 44 No. 11 Nov. 2020激光熔覆技术在轴类零件再制造过程中的应用现状王争强\李文戈、杜旭2,赵远涛1(1.上海海事大学商船学院，上海201306;2.云南滇中城市建设投资开发有限公司，昆明650000)摘要：轴类零件在服役过程中易发生摩擦磨损、腐蚀及疲劳等失效，严重影响工程机械装备的正常运行。
激光熔覆技术作为轴类零件修复和再制造常用的技术，可有效延长其使用寿命。
概述 了激光熔覆技术在轴类零件再制造上的应用，重点介绍了激光熔覆工艺参数（激光功率、熔覆速度、 搭接率、送粉量等）和熔覆材料选取对轴类零件再修复性能的影响以及仿真模拟软件的辅助应用， 并对激光熔覆再制造技术的发展趋势进行了展望。
关键词：轴类零件；再制造；激光熔覆；工艺参数；熔覆材料中图分类号：T G 174.4文献标志码： A文章编号：1000-3738(2020)11-0035-06Applications of Laser Cladding Technique in Remanufacturing of Shaft PartsWANG Zhengqiang1, LI Wenge1. DU Xu2, ZHAO Yuantao1(1. M erchant M arine College, Shanghai M aritim e U niversity, Shanghai 201306, C hina ；2. Y unnan Dianzhong U rban Construction Investm ent Development C o., L td., Kunm ing 650000, China)Abstract ： Shaft parts are prone to failing such as friction, w ear, corrosion and fatigue during service, whichseriously affect the norm al operation of construction machinery equipment. Laser cladding technique, as a comm on technical means for repairing and rem anufacturing shaft p arts, can effectively extend service lives of parts. T he application of laser cladding technique in the rem anufacturing of shaft parts is summarized. T he influence of laser cladding process param eters (laser pow er, cladding speed, overlap rate and powder feeding am ount) and cladding material selection on the repairing performance of shaft parts and the auxiliary application of sim ulation softw are are focused on. T he developm ent trend of laser cladding rem anufacturing technique is prospected.Key words ： shaft p a rt ； rem anufacturing ； laser cladding ； process param eter ； cladding m aterial〇引言轴类零件是船舶、海洋工程等机械装备最常用 的典型部件之一，起到支撑其他部件转动并传递扭 矩的作用。
热喷涂氧化铝陶瓷涂层失效分析及对策
率 高、 清 洁环保 等优 点 。本 文对驱 动摩 擦 焊在卷 绕 头长套 生 产 中的 实际应 用作 了具体 的 阐述 。 关 键词
１ 概 述
卷 绕头 是化纤 长 丝装 备 中的关键 设备 。长套是 卷绕 头 的关键 零 件 ， 它 起 到 传 递 动力 和 速 度 给 丝饼 的作 用 。 中丽 公 司生产 的卷绕 头长套 （ 图１ 所示） 的
１ 介 质 腐 蚀
基体腐蚀 ， 是 热喷涂工件涂层失效的最 常见形式 。 由于在 热喷涂 过 程 中一 部分 熔融 状态 和雾 状 的
微粒 与卷 入 的空 气 发生 氧化 ， 这 些 氧 化 物 随 即堆 积
熔点 、 高化学稳定性 、 摩擦系数小等特点。而热喷涂 陶瓷涂层技术因其沉积效率高， 加工场地 限制小 ， 喷
变形 能力 差 ， 对应 力集 中和裂 纹敏 感 。本 文通 过 对 氧化 铝 涂 层 常 见 失效 形 式进 行 分 析 ，并 提 出对
策， 以期提高工件使用寿命 、 减 少生产成本。
关键 词 热喷涂 氧 化铝 陶 瓷涂层 涂 层 失效
热 喷涂 技术 是采 用某 种 高温 热 源 ， 将 欲涂 覆 的 材料 熔化 （ 软化） 后， 利 用 高 速 射流 使 之 雾 化 成微 细 液滴 或高 温颗 粒 ， 喷 射 到 经 过 预处 理 表 面 形 离子 键或 共 价 键结 构 ， 键能高 ， 原 子结 合 力 强 ， 赋 予 了 陶瓷 涂 层 高
图Ｉ
成 本起 到有 益 的作用 。
工件 在服 役时 ， 由于环境 因素 的影 响 ， 腐 蚀性 液
５ ． ６ 为 了 盛 液 管 在 冲孔 加 工 过 程 中方 便 插 入 、 抽
出， 在 凹模座结合件 、 模座结合件 的盛液管插入端设
机械零件的失效分析
总结
• 磨损是机械零件常见的一种失效形式， 总是从零件表面开始发生。各种磨损的 过程和机理不同，因此其主要的预防措 施也不同。 • 提高零件表面硬度，合理设计减小压应 力，以及提高表面光洁度等对降低磨损 都有利。
第五节 零件的腐蚀失效
1 2 3 4 问 题 什么是腐蚀？可分为几类？ 高温氧化腐蚀常发生在那些零件中？耐热 钢为什么具有抗高温氧化能力？ 发生电化学腐蚀的条件是什么？ 改善零件腐蚀抗力的主要措施是什么
3
硬度
硬度：表征材料软硬程度的一种性能。 硬度指标：物理意义与试验方法有关
• 滑痕法硬度值（莫氏硬度） • 弹性回跳法硬度值（肖氏硬度） • 压入法硬度值（工业中应用广泛） 布氏硬度（HBS)淬火钢球 洛氏硬度(HRC)（锥角为120°的金刚石圆锥体） 维氏硬度(HV)（锥面角为136 °的金刚石四棱锥体为压 头
一、材料在高温下的力学行为
1 材料的强度随温度的升高而降抵。
2 高温下材料的强度随时间的延长而降抵。 3 高温下材料的变形量随时间的延长而增加。
二 蠕变和蠕变曲线
1 蠕变：材料在长时间恒应力作用下缓慢产生塑 性变形的现象称为蠕变。 蠕变曲线
2
I 减速蠕变阶段 II 恒速蠕变阶段
III 加速蠕变阶段
上部分的现象。
• 断裂的分类：韧性断裂和脆性断裂 • 断裂过程：裂纹萌生和裂纹扩展 • 韧性：表示材料在塑性变形和断裂过程中 吸收能量的能力。
韧性断裂和脆性断裂的断口微观形貌
韧性 断口
脆性 断口
二、冲击韧性及衡量指标
1 冲击韧性：材料在冲击载荷下吸收塑性变形 功和断裂功的能力。是材料强度和塑性的综 合表现。 衡量指标：冲击吸收功Ak 冲击韧度ak(ak＝ Ak/Fk ) 应用：评价材料韧性的好坏，与屈服强度结 合用于一般零件抗断裂设计。 低温冲击试验：(材料的韧脆转变温度TK)
热喷涂综述 一、热喷涂的定义 热喷涂技术,是采用某种高温热源,将欲涂
热喷涂综述一、热喷涂的定义热喷涂技术，是采用某种高温热源，将欲涂覆的涂层材料熔化或至少软化，并用气体使之雾化成微细液滴或高温颗粒，高速喷射到经过预处理的基体表面形成涂层的技术。
当热源的比能量足以使基体表面发生薄层熔化，与喷射的熔融颗粒形成完全致密的冶金结合涂层时，称为热喷焊，简称喷焊。
使用高温热源，如氧——可燃气体燃烧火焰、电弧、等离子电弧、激光束、爆炸能等，是热喷涂技术区别于其他喷涂方法和表面涂覆方法的主要特征。
不同热源的最高温度列于附表。
附表：不同热源的最高温度二、热喷涂技术的特点采用热喷涂技术，制备各种表面强化和表面防护涂层，具有许多独特的优点:(1)能够喷涂的材料范围特别广，包括各种金属及合金、陶瓷及金属陶瓷、塑料、非金属矿物等几乎所有固态工程材料。
因而能够制备耐磨、减摩、耐蚀、耐高温、抗氧化、绝缘、导电、催化、辐射、防辐射、抗干扰、超导、非晶态及生物功能等各种功能涂层；(2)能够在多种基体材料上形成涂层，包括金属基体、陶瓷基体、塑料基体、石膏、木材甚至纸板上都能喷涂，被喷涂的材料范围也十分广泛；(3)一般不受被喷涂工件尺寸和施工场所的限制，既可厂内施工，也可现场施工；(4)涂层沉积效率较高，特别适合沉积薄膜涂层。
涂层厚度可以控制，从几十微米到几毫米甚至可厚达 20mm；(5)除喷焊外，热喷涂施工对基体的热影响很小，基体受热温度不超过200℃，基体不会发生变形和性能变化；(6)在满足强度要求的前提下，制件基体可以采用普通材料代替贵重材料，仅涂层使用优质材料，使“好钢用在刀刃上”；(7)热喷涂施工艺灵活，方便，迅速，适应性强。
当然，热喷涂技术也有如下一些缺点:(1)除喷焊外，热喷涂涂层与基体的结合主要是物理机械结合，结合强度不大高，涂层耐冲击和重载性能较差；(2)喷涂涂层含有不同程度的孔隙，对于耐腐蚀、抗氧化、绝缘等应用，一般不如整体材料。
但可通过复合涂层系统设计等方法予以改进提高；(3)喷涂小件时，涂层材料的收得率低；(4)热喷涂手工操作时的劳动条件较差，有噪音、粉尘、热和弧光辐射问题，必须注意劳动保护措施。
发动机连杆滚针轴承失效分析及产品改进
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工艺改进
总结词
优化轴承的加工和装配工艺
详细描述
改进轴承的加工工艺，提高加工精度和表面质量，降低表面粗糙度，从而减少摩擦和磨损。优化轴承 的装配工艺，确保轴承的预紧力和间隙调整达到最佳状态，提高轴承的工作稳定性和寿命。
设计改进
总结词
优化轴承的结构设计
VS
详细描述
根据实际工况和使用要求，对轴承的结构 进行优化设计。例如，改进轴承的滚针排 列方式、优化轴承的接触角和接触点等， 以提高轴承的承载能力和稳定性。同时， 考虑轴承的散热性能和润滑性能，以减少 热量积聚和摩擦磨损。
改进后的连杆滚针轴承可以提高发动机的性能和使用寿命，降低机械故障率， 提高生产效率和经济效益。同时，可以为相关行业提供技术支持和参考，推动 行业的技术进步和发展。
02
发动机连杆滚针轴承工作原理 及失效形式
发动机连杆滚针轴承工作原理
发动机连杆滚针轴承是一种滚动轴承 ，由内圈、外圈、滚针和保持架组成 。在工作时，滚针在内外圈之间滚动 ，传递扭矩和承受载荷。
发动机连杆滚针轴承失效分 析及产品改进
汇报人： 2023-12-27
目录
• 引言 • 发动机连杆滚针轴承工作原理
及失效形式 • 发动机连杆滚针轴承失效案例
分析 • 产品改进方案 • 改进后产品性能验证 • 结论与展望
01
引言
研究背景
发动机是机械设备中的重要组成部分，其性能直接影响机械 的整体性能。连杆滚针轴承是发动机中的关键部件，其失效 会导致发动机运转不平稳、振动和噪音等问题，严重影响发 动机的性能和使用寿命。
汽车发动机曲轴的热处理与失效分析
汽车发动机曲轴的热处理与失效分析发动机作为汽车的“心脏”，承担着转动动力的重要组件。
而发动机曲轴作为发动机中的关键部件之一，其质量和性能直接影响着发动机的运转效果和寿命。
为了提高曲轴的强度和耐磨性，热处理技术被广泛应用于发动机曲轴的制造中，本文将对汽车发动机曲轴的热处理与失效进行分析。
一、热处理工艺概述热处理是通过加热和冷却的过程来改变金属材料的组织结构和性能的方法。
对于汽车发动机曲轴而言，常用的热处理工艺包括调质处理和表面硬化处理。
1. 调质处理调质处理是通过加热曲轴至适宜温度，保温一段时间后快速冷却，以达到改善曲轴的硬度、强度和韧性等性能的目的。
调质处理使得曲轴表面和心部组织形成差异化，表面硬度增加，耐磨性得到提高，同时保证了曲轴的中心部分具有足够的韧性。
2. 表面硬化处理表面硬化处理是对曲轴表面进行局部加热使其达到临界温度，然后迅速冷却。
这样能够形成硬而耐磨的表面层，提高曲轴的耐磨性能。
常见的表面硬化处理方法包括渗碳、氮化和硬质合金喷涂等。
二、热处理对曲轴的影响汽车发动机曲轴在热处理后，其性能和质量都得到了明显的改善，这主要表现在以下几个方面：1. 提高曲轴的硬度热处理后，曲轴表面的硬度得到了显著提高。
表面硬化处理使得曲轴表面形成了硬度较高的层，增强了曲轴的抗磨损性能，延长了曲轴的使用寿命。
2. 提高曲轴的强度和韧性经过调质处理的曲轴，其韧性得到提高，能够在高速和高温下承受较大的应力，不易发生断裂。
曲轴的强度也得到了提高，能够更好地承受引擎转速和负载的冲击。
3. 提高曲轴的耐磨性和疲劳寿命热处理改变了曲轴的组织结构，使其表面更加坚硬，能够更好地抵抗摩擦和磨损。
此外，曲轴的疲劳寿命也得到提高，能够在长时间高速运转下不易疲劳断裂。
三、曲轴热处理失效分析虽然热处理能够显著改善曲轴的性能，但在制造和使用过程中，仍可能出现曲轴热处理失效的问题。
常见的曲轴热处理失效包括淬火裂纹、变形及处理不足等。
1. 淬火裂纹淬火过程中，如果加热温度、保温时间或冷却速度不合适，可能导致曲轴出现裂纹。
涡轮机械工程中的热喷涂技术研究
涡轮机械工程中的热喷涂技术研究引言涡轮机械工程作为现代工程领域的重要组成部分，在能源、航空、航天等领域扮演着重要的角色。
然而，由于长时间高温高速运转，涡轮机械零部件容易受到磨损和腐蚀的影响，从而影响其性能和寿命。
为了解决这个问题，热喷涂技术应运而生，被广泛应用于涡轮机械工程中。
本文将探讨热喷涂技术在涡轮机械工程中的研究进展、应用以及未来的发展方向。
1. 热喷涂技术的基本原理1.1 热喷涂技术的发展历程热喷涂技术起源于20世纪初期的飞艇和火箭发动机的研究。
最初采用的是火焰喷射和电弧喷涂等简单粗糙的方法。
随着研究的深入和技术的进步，热喷涂技术逐渐发展成为一门独立的学科，并广泛应用于航空、航天、能源等领域。
1.2 热喷涂技术的基本原理热喷涂技术是利用喷涂设备将热源与喷涂材料进行混合，并通过喷嘴喷射到工件表面形成涂层。
这些喷涂材料可以是金属、陶瓷、塑料等材料，涂层的厚度可根据需要进行调整。
热喷涂过程中的常用热源包括等离子喷射、火焰喷射和高压渗硅等。
2. 热喷涂技术在涡轮机械工程中的应用2.1 涡轮叶片的保护涂层涡轮叶片是涡轮机械中的核心部件，承受着高温、高速和高压的作用。
为了保护涡轮叶片免受高温气流和腐蚀的侵害，热喷涂技术被广泛应用于涡轮叶片的保护涂层制备。
通常使用的涂层材料包括高温合金、陶瓷和金属陶瓷复合材料等。
这些涂层能够有效提高叶片的耐热性、耐磨性和抗腐蚀性。
2.2 涡轮内部组件的修复和增强由于涡轮内部组件长时间运行后容易出现磨损、腐蚀等问题，为了延长其寿命并节约维修成本，热喷涂技术被应用于涡轮内部组件的修复和增强。
通过在受损部位喷涂合适材料的涂层，可以修复和增强涡轮的性能。
这种修复和增强的方式比传统的更换零件的方法更加经济和可行。
2.3 涡轮静叶环的涂层制备涡轮静叶环作为涡轮机械中的重要部件，具有降低能量损失和提高热效率的作用。
热喷涂技术可以在静叶环表面喷涂耐高温和耐磨的涂层，从而提高涡轮的工作效率。
热喷涂技术
热喷涂技术的研究综述孙*（齐鲁工业大学机械与汽车工程学院20130102**** ）摘要：本文介绍了热喷涂技术的由来，发展历程，工艺特点（热喷涂工艺的优缺点），基本概念，总结了热喷涂技术的应用状况，探讨了新工艺、新材料在热喷涂技术中的应用前景。
关键词：表面处理；热喷涂；热喷涂的优缺点；热喷涂的应用进展前言：高新技术的飞速发展对提高金属材料的性能、延长仪器设备中零部件的使用寿命提出了越来越高的要求。
而这两个方面的要求又面临高性能结构材料成本逐年上升的问题。
近年来，表面工程发展很快，尤其是热喷涂技术获得了巨大的进展，为解决上述问题提供了一种新的方法。
热喷涂技术是一种将涂层材料（粉末或丝材）送入某种热源（电弧、燃烧火焰、等离子体等）中熔化，并利用高速气流将其喷射到基体材料表面形成涂层的工艺。
由于热喷涂技术可以喷涂各种金属及合金、陶瓷、塑料及非金属等大多数固态工程材料，所以能制成具备各种性能的功能涂层，并且施工灵活，适应性强，应用面广，经济效益突出，尤其对提高产品质量、延长产品寿命、改进产品结构、节约能源、节约贵重金属材料、提高工效、降低成本等方面都有重要作用。
热喷涂涂层具有耐磨损、耐腐蚀、耐高温和隔热等优良性能，并能对磨损、腐蚀或加工超差引起的零件尺寸减小进行修复，在航空航天、机械制造、石油化工等领域中得到了广泛的应用【1-3】。
热喷涂发展现状：1、热喷涂技术的由来热喷涂是指采用氧一乙炔焰、电弧、等离子弧、爆炸波等提供不同热源的喷涂装置，产生高温高压焰流或超音速焰流，将要制成涂层的材料如各种金属、陶瓷、金属加陶瓷的复合材料、各种塑料粉末的固态喷涂材料，瞬间加热到塑态或熔融态，高速喷涂到经过预处理（清洁粗糙）的零部件表面形成涂层的一种表面加工方法。
我们把特殊的工作表面叫“涂层”，把制造涂层的工作方法叫“热喷涂”，它是采用各种热源进行喷涂和喷焊的总称。
热喷涂技术最早出现在20世纪早期的瑞士，随后在前苏联、德国、日本、美国等国得到了不断的发展，各种热喷涂设备的研制、新的热喷涂材料的开发及新技术的应用，使热喷涂涂层质量不断得到提高并开拓了新的应用领域【4】。
机械工程中的材料失效分析
机械工程中的材料失效分析材料失效是机械工程中一个重要的课题，它涉及到材料的性能、结构和使用环境等多个因素。
材料失效不仅会影响机械设备的正常运行，还可能导致严重的事故和损失。
因此，对材料失效的分析和预防显得尤为重要。
一、材料失效的分类材料失效可以分为两大类：功能失效和结构失效。
功能失效是指材料无法完成其设计或预期的功能，例如机械设备无法正常工作、电子元件无法传导电流等。
结构失效是指材料在受力或使用过程中发生破坏或损坏，例如金属构件的断裂、塑料零件的变形等。
二、材料失效的原因材料失效的原因多种多样，主要包括以下几个方面：1. 力学因素：材料的受力状态是导致失效的重要因素。
过大或过小的载荷、应力集中、疲劳循环等都可能引发材料的失效。
2. 化学因素：材料在使用环境中可能受到腐蚀、氧化等化学作用，导致其性能下降或破坏。
3. 热力因素：温度对材料性能的影响也是导致失效的重要原因。
过高或过低的温度都可能引发材料的脆化、膨胀等问题。
4. 环境因素：材料在特定的使用环境中可能受到湿度、尘埃、辐射等环境因素的影响，导致失效。
5. 制造因素：材料的制造过程中可能存在缺陷、杂质、不均匀性等问题，这些都可能导致材料失效。
三、材料失效的分析方法为了准确分析材料失效的原因，工程师们常常采用以下几种方法：1. 外观分析：通过对失效材料的外观进行观察和分析，可以初步判断失效的类型和可能的原因。
例如，断裂面的形态、变色、腐蚀痕迹等都可以提供有价值的信息。
2. 金相分析：通过对失效材料进行金相切片和显微镜观察，可以获取材料的组织结构信息。
这对于判断材料的强度、硬度、晶粒尺寸等参数是非常重要的。
3. 化学分析：通过对失效材料进行化学成分分析，可以确定材料中存在的杂质、含量和相对比例等，从而判断其质量状况和可能的失效原因。
4. 力学性能测试：通过对失效材料进行拉伸、硬度、冲击等力学性能测试，可以评估材料的强度、韧性、脆性等性能，并进一步判断失效原因。
机械零件的失效分析
强度和塑性指标：屈服强度 和塑性用于一般零件的抗断 裂设计。
硬度：在耐磨零件中必须考虑的 性能指标。如滚珠轴承、活塞环 等.
第二节 零件在静载和冲击载荷下的断裂
问题
• 断裂可分为几类？韧性断裂和脆性断裂如何区分？ • 断裂过程分为几个阶段？韧性断裂和脆性断裂的断
• 对于电化学腐蚀：选择耐腐蚀材料；表 面涂层；电化学保护；加缓蚀剂
第六节 零件在高温下的蠕变变形和 断裂失效
问题 •金属材料在高温下的力学行为有哪些特点？ •什么是材料的蠕变？ •评价金属材料高温力学性能指标有哪些？ •高温下零件的失效方式有哪些？如何防止？
一、材料在高温下的力学行为
• 材料的强度随温度的升高而降抵。 • 高温下材料的强度随时间的延长而降抵。 • 高温下材料的变形量随时间的延长而增加。
头
二、过量变形失效
• 过量弹性变形及抗力指标
• （1）零构件发生过量弹性变形失效： • Dl[Dl] (拉压或者弯曲条件下） • 或者 q [q] （扭转条件下） • （2）过量弹性变形的原因：零构件的刚度不够 • （3）抗力指标：弹性模量E或者切变模量G
• 过量塑性变形及抗力指标
• （1）发生条件：塑性变形量超过允许变形量 • （2）原因：偶而过载或者零构件本身抵抗塑
裂过程的区别在哪里？ • 什么是材料的韧性？评价材料韧性的力学性能指标
有哪些？ • 材料韧性指标的含义及应用？
一、基本概念
• 静载荷和冲击载荷 • 断裂：材料在外力作用下分为两个或者两个以
上部分的现象。
• 断裂的分类：韧性断裂和脆性断裂 • 断裂过程：裂纹萌生和裂纹扩展 • 韧性：表示材料在塑性变形和断裂过程中
机械结构的材料失效分析与改进
机械结构的材料失效分析与改进一、引言机械结构是各行各业中必不可少的一部分，其材料失效会严重影响机械的可靠性和工作效率。
因此，对机械结构的材料失效进行分析和改进至关重要。
本文将探讨机械结构材料失效的原因及相应的改进方法，并提出一些实用的建议。
二、机械结构材料失效的原因1. 疲劳失效疲劳失效是机械结构中最常见的材料失效形式之一。
当机械结构长时间受到循环载荷时，材料会因应力集中和微裂纹的形成而发生疲劳失效。
这种失效不会在一次加载下立即发生，而是在多次循环加载后逐渐积累。
其中一种常见的改进方法是增加材料的强度和韧性，以延缓疲劳失效的发生。
2. 腐蚀失效腐蚀失效是机械结构中另一常见的材料失效形式。
当机械结构长时间暴露在恶劣环境中，如潮湿、酸性或碱性环境中，材料会与介质发生化学反应，导致腐蚀失效。
为了避免腐蚀失效，可以选用具有良好抗腐蚀性能的材料或对材料进行涂层保护。
3. 疲劳蠕变失效疲劳蠕变失效是一种在高温和高载荷条件下发生的材料失效形式。
当机械结构长时间在高温环境中受到循环加载时，材料会发生塑性变形和晶体结构的改变，最终导致疲劳蠕变失效。
改进方法包括使用高温合金材料、调整结构设计以减少应力集中等。
4. 强度不足导致的破坏机械结构在运行过程中受到的载荷可能会超过其材料的强度极限，导致结构破坏。
为避免这种情况，需要对机械结构进行合理的强度计算和结构优化。
此外，材料的选择和处理也是提高强度的重要方面。
三、机械结构材料失效的改进方法1. 材料选择与处理在设计机械结构时，合理选择材料是避免材料失效的基础。
不同材料具有不同的力学性能和耐久性，要根据具体应用场景来选择。
同时，适当的材料处理也可以提高材料的强度和韧性。
2. 细化结构设计结构应力集中是材料失效的主要原因之一，因此细化结构设计是降低应力集中程度的有效方法。
通过优化结构的几何形状和连接方式，可以减少应力集中现象，提高结构的耐久性。
3. 表面处理和涂层保护对于需要抗腐蚀的机械结构，进行表面处理和涂层保护是必要的。
热喷涂涂层的重熔后处理工艺研究进展
热喷涂涂层的重熔后处理工艺研究进展安树春,程汉池,栗桌新,高晨表面技术引言热喷涂涂层是由熔化状态热喷涂粉末粒子以高速喷向基体,一层一层有规律地叠加形成不连续结构,在基体表面经过碰撞、变形和凝固等过程后形成,涂层呈典型的层状结构,内部不同程度地存在着微孔,从而影响了与金属基体的结合强度和表面层致密度,因此难以适应较恶劣的环境,这限制了它的应用范围及使用寿命。
重熔处理是利用热源将合金中最易熔化的成分熔化,产生的液相有助于扩散过程的强化和成分的渗透,熔化的结果使热喷涂涂层与基体的结合区由原来堆叠的层状组织变为致密和较均匀的组织,孔隙减少甚至消失。
因此采用适当的重熔处理,可改善涂层与基体间的结合强度和涂层内在质量,从而提高涂层的耐磨、耐蚀性。
目前,重熔处理技术主要有激光、电子束、TIG重熔、火焰重熔、整体加热和感应重熔等,本文拟对这些重熔技术进行综述,以期促进这些工艺技术的发展,指导实际应用。
[摘要]热喷涂涂层呈典型的层状结构,孔隙度较高,且与基体结合为物理结合,难以适应较恶劣的环境,这限制了它的应用范围及使用寿命。
重熔处理可以改善涂层与基体间的结合强度和涂层内在质量,提高涂层使用性能。
综述了各种涂层重熔处理新工艺的研究现状,介绍了重熔后的组织和性能,分析比较了各工艺的不同,以期促进该技术的发展,指导实际应用,并展望了其推广应用的前景。
[关键词]重熔处理;等离子喷涂;热喷涂涂层;组织;裂纹1激光重熔1.1激光重熔原理热喷涂激光重熔工艺,即先用火焰、电弧、等离子或爆炸喷涂等方法在基材上制备金属或陶瓷涂层,然后在使用保护气氛的条件下用激光束进行扫描熔化处理(即二步法),见图1。
激光具有很高的能量密度和稳定的输出功率,可以明显改善涂层的组织和性能。
激光重熔时,试件在高能量激光束的照射下,使基体材料表面薄层与根据需要加入的陶瓷或合金涂层同时快速熔化、混合,形成厚度为10~1 000μm的表面熔化层。
熔化层在凝固时获得的冷却速度可达105~108℃/s,相当于急冷淬火技术所能达到的冷却速度,又由于熔化层液体内部存在扩散作用和表面张力效应等物理现象,使材料表面仅在很短时间(50μs~2ms)内就形成了具有所需深度和化学成分的表面合金化层。
机械零件的失效与分析
第11章 机械零件的失效与分析 教学提示：机械零件的失效是指其服役期内因受到损伤而使机器低效工作或提前退役的现象。
失效分析的目的就是要找出零件损伤的原因，并提出相应的改进措施和引出机械零件选材原则。
教学要求：本章让学生在学习了机械零件失效形式的基础上，通过比较和综合分析各种失效原因，掌握机械零件选材应考虑的主要问题，并通过对各种机械零件常用材料的分析和课堂讨论，进一步熟悉和掌握针对不同应用场合选择机械零件材料的一般原则和方法。
11.1 机械零件的失效与分析失效是机械或机械零件在使用过程中，由于尺寸、形状、材料的性能或组织发生变化而引起的机械或机械零件不能完成指定功能，或机械构件丧失了原设计功能的现象。
机械零件的失效是其服役期内因受到损伤而使机器低效工作或提前退役的现象。
零件具有以下表现均可视为失效：完全破坏而不能工作；虽然能工作但达不到预定的功能；损坏不严重，但继续工作不安全。
常见的失效形式可分为下列三种：变形失效、破断或断裂失效、表面损伤引起的失效。
失效分析的目的是找出零件损伤的原因，并提出相应的改进措施。
零件的损坏往往会带来严重的后果，因此对零件的可靠性将提出越来越高的要求。
此外，从经济性考虑，也要求不断提高零件的寿命。
所以机械或机械零件的失效分析将越来越重要。
失效分析的结果对于零件的设计、选材、加工以及使用，都有重要的指导意义。
11.1.1 机械零件的失效形式零件在工作时的受力情况一般比较复杂，往往承受多种应力的复合作用，因而造成零件的不同失效形式。
零件的失效形式有断裂、过量变形和表面损伤三大类型。
1. 断裂断裂是金属构件在应力作用下材料分离为互不相连的两个或两个以上部分的现象，它是金属构件常见的失效形式之一。
断裂是一种严重的失效形式，它不但使零件失效，有时还会导致严重的人身和设备事故。
断裂可分为韧性断裂、低温脆性断裂和疲劳断裂以及蠕变断裂等几种形式。
当零件在外载荷作用下，由于某一危险截面上的应力超过零件的强度极限或断裂强度，将发生前两种断裂；当零件在循环交变应力作用下，工作时间较长的零件，最易发生疲劳断裂，此为机械零件的主要失效形式。
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天津大学硕士学位论文工程机械轴类零件失效分析及其热喷涂再制造工艺研究Study on the Failure Analysis and Thermal Spray Remanufacturing for Construction Machinery Shaft Parts学科专业：材料加工工程研究生：陈源指导教师：叶福兴教授天津大学材料科学与工程学院2012年12月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。
特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。
同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。
（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要由于资源的日益短缺，产品利润空间的不断压缩，以及潜在巨大市场的刺激，再制造成为工程机械行业的一个必然趋势。
热喷涂技术作为一种高效便捷的表面修复技术，有望在工程机械再制造过程中得以广泛地应用。
本文以装载机变速箱二轴、三轴及驱动桥十字轴为例，研究了工程机械轴类零件的失效机理。
研究结果表明，工程机械轴类零件的主要失效方式为磨损失效，其磨损过程可以分为摩擦磨损－磨粒磨损－粘着及疲劳磨损三个阶段。
磨粒磨损过程中的硬质磨粒是由摩擦磨损过程中产生的磨屑在工件进一步运行的过程中逐渐形成的，硬质磨粒的形成大大加速了工件的磨损失效过程。
采用含有亚微米级WC颗粒的WC-12Co粉末，对装载机变速箱齿轮二轴、三轴及驱动桥十字轴进行了HVOF再制造。
采用的参数为：C3H8（0.75MPa，25L/min）、O2（0.75MPa，250L/min）、N2（0.6MPa，13L/min，2r/min）、喷管（150mm）、喷涂距离（265mm）。
通过XRD、SEM、显微硬度计等测试手段，对再制造涂层的表面质量进行了综合评定，结果表明涂层主要由WC相与Co相组成，同时含有少量的W2C；涂层的显微硬度为1107HV0.1；孔隙率为2.2%；涂层的平均抗拉强度为68.12MPa，最高达75.82MPa；涂层的主要断裂机制为沿晶断裂。
为了降低热喷涂再制造成本，研发新的耐磨涂层，采用大气等离子喷涂技术（APS），探索了碳纳米管增强铁基非晶合金复合涂层的制备工艺，并通过对扁平粒子和涂层断面形貌的分析，研究了涂层的微观结构。
结果表明碳纳米管的加入，可以通过“桥连”和“拔出”机制，对铁基非晶合金涂层进行强化和韧化。
但由于碳纳米管的润湿性比较差，致使其与铁基非晶合金之间的结合不够充分；同时等离子喷涂过程中，碳纳米管的烧蚀比较严重，降低了碳纳米管的纤维增强作用，因此还有待进一步的研究。
为了解决工程机械轴类零件表面的局部修复难题，对热喷涂的工装系统进行了再制造性设计，发明了一种热喷涂再制造工装及其自动修复控制系统，可以现实工程机械轴类零件局部表面精确、自动的热喷涂再制造过程。
关键词：工程机械；热喷涂；再制造；失效机理；碳纳米管；局部修复ABSTRACTDue to the shortage of resources, reduction of product profit, and the inspiration of big potential market, remanufacturing has become an inevitable tendency in the field of construction machinery. As a kind of high efficient and convenient surface repairing technology, thermal spraying is potential for wide application in the remanufacturing for construction machinery.According to this thesis, failure mechanism research of construction machinery parts has been taken on loader, by taking examples of second and third shaft in the gearbox, as well as cross shaft in the driving axle. The result showed that the main failure form of construction machinery shaft parts is wear, and the wear process can been divided into three periods: friction wear-abrasive wear-adhesive and fatigue wear. The hard abrasive particle in the abrasive wear process is produced in its following operate process, by the wear dust produced in the friction wear period. The formation of hard abrasive particle greatly accelerates the wear failure process.Remanufacturing has been carried out on the second shaft, third shaft and cross shaft via HVOF, by utilizing WC-12Co powder, which contains micron size WC particle. The applied parameters were: C3H8(0.75MPa, 25L/min), O2(0.75MPa, 250L/min), N2(0.6MPa, 13L/min, 2r/min), nozzle length(150mm), spray distance(265mm). Surface quality evaluation of the remanufactured coating has been developed via XRD, SEM and microhardness test, et al. The result showed that the coating mainly consist of WC phase and Co phase, as well as small amount of W2C phase; the microhardness of the coating is 1107HV0.1; and the porosity is 2.2%; the mean tensile strength of the coating is 68.12MPa, and the highest tensile strength can reach 75.82MPa; and the main fracture mechanism of the coating is intergranular fracture.In order to reduce the thermal spray remanufacturing cost and develop a new kind of engineering coating, carbon nanotube reinforced amorphous Fe alloy composite coating has been synthesized via Air Plasma Spraying(APS) and the microstructure of the coating has been investigated through single splat morphology, as well as fracture morphology of the coating. The result showed that by the addition of carbon nanotube, amorphous Fe alloy can be strengthened and toughened by the “bridging”and “pulling out”mechanisms of carbon nanotube. However, the poor wettability ofcarbon nanotube caused insufficient bond with amorphous Fe alloy; also the relative serious erosion of carbon nanotube during plasma spring weakened the fiber reinforcement of carbon nanotube. To solve this problem, more advanced process should been developed in the future.In order to solve the local repairing problem of construction machinery shaft parts, remanufacturing design has been carried out on the thermal spray frock system. A kind of thermal spray remanufacturing frock and its automatic repair control system has been invented, which can make construction machinery shaft parts accomplish local, precise and automatic thermal spray remanufacturing process.KEY WORDS：construction machinery, thermal spraying, remanufacturing, failure mechanism, carbon nanotube, local repairing目录第一章绪论 (1)1.1引言 (1)1.2再制造工程简介 (2)1.2.1再制造工程的概念 (2)1.2.2再制造工程的发展状况 (2)1.2.3工程机械再制造的发展状况 (4)1.3轴类零件的失效分析 (5)1.4热喷涂技术简介 (6)1.4.1火焰喷涂 (6)1.4.2爆炸喷涂 (6)1.4.3电弧喷涂 (6)1.4.4等离子喷涂 (6)1.4.5超音速等离子喷涂 (7)1.4.6超音速火焰喷涂 (7)1.4.7冷喷 (7)1.4.8激光喷涂 (8)1.5热喷涂耐磨涂层 (8)1.5.1热喷涂耐磨涂层材料及其应用领域 (8)1.5.2 WC-Co热喷涂耐磨涂层 (8)1.5.3 Fe基非晶合金热喷涂耐磨涂层 (9)1.6本课题的选题背景、意义及主要研究内容 (9)第二章工程机械零部件拆卸清洗及其轴类零件失效分析 (11)2.1工程机械零部件的拆卸 (11)2.2工程机械零部件的清洗 (12)2.2.1工程机械零部件清洗液 (12)2.2.2工程机械清洗设备 (13)2.3工程机械轴类零件失效分析 (14)2.3.1变速箱齿轮二轴失效分析 (14)2.3.2变速箱齿轮三轴失效分析 (14)2.3.3驱动桥十字轴失效分析 (15)2.4本章小结 (21)第三章工程机械轴类零件HVOF再制造修复及涂层表面质量评定 (22)3.1工程机械轴类零件HVOF再制造的材料及设备 (22)3.1.1实验材料 (22)3.1.2实验设备 (23)3.2工程机械轴类零件HVOF再制造修复及表面质量评定试样制备 (23)3.2.1装载机变速箱齿轮二轴与三轴HVOF再制造修复 (23)3.2.2装载机驱动桥十字轴HVOF再制造修复 (25)3.2.3涂层表面质量评定试样的制备 (25)3.3涂层表面质量评定的原理及方法 (26)3.3.1涂层微观组织形貌分析 (26)3.3.2涂层物相分析 (26)3.3.3涂层显微硬度测试 (27)3.3.4涂层孔隙率测试 (27)3.3.5涂层结合强度测试 (28)3.3.6涂层断裂形貌及断裂机制分析 (29)3.4涂层表面质量评定结果与分析 (29)3.4.1涂层组织及显微结构分析 (29)3.4.2涂层物相组成分析 (30)3.4.3涂层显微硬度测试结果分析 (31)3.4.4涂层孔隙率测试结果分析 (31)3.4.5涂层结合强度测试结果分析 (32)3.4.6涂层断裂形貌及断裂机制分析 (32)3.5本章小结 (34)第四章碳纳米管增强铁基非晶合金复合涂层的制备与研究 (35)4.1碳纳米增强铁基非晶合金涂层的制备 (35)4.1.1实验材料及其预处理 (35)4.1.2 Fe-1CNTs复合涂层的制备 (37)4.2 Fe-1CNTs涂层微观形貌分析 (38)4.2.1 Fe-1CNTs扁平粒子形貌分析 (38)4.2.2 Fe-1CNTs涂层XRD物相分析 (39)4.2.3 Fe-1CNTs涂层断裂形貌分析 (40)4.3存在的问题及下一步工作展望 (41)4.4本章小结 (42)第五章工程机械轴类零件局部热喷涂再制造工装及其自动修复控制系统的设计 (43)5.1工程机械液压缸活塞杆局部热喷涂再制造修复的困难 (43)5.2工程机械轴类零件局部热喷涂修复工装系统的设计 (44)5.3自动修复控制系统的设计 (45)5.4本章小结 (47)第六章结论 (48)参考文献 (49)发表论文和科研情况说明 (54)致谢 (55)天津大学硕士学位论文第一章绪论1.1引言制造业是社会财富的源泉，制造业的出现，极大促进了人类社会的发展，在20世纪短短的100年时间里，人类就缔造了超过以往5000年的物质财富总和。