3第三章 零件的修复工艺

第三节 零件的电镀修复
一、电镀的基本原理
电镀是将金属工件浸入电解质（酸类、碱类、盐类） 的溶液中（刷镀则不浸入），以工件为阴极通以直流 电，在电流作用下，溶液中的金属离子（或阳极溶解 的金属离子）析出，沉积到工件表面上，形成金属镀 层的过程称为电镀；
根据零件的结构特点和使用特性，目前用来修 复磨损零件的金属电镀有镀铁、镀铬和镀铜等
2.二氧化碳保护焊
• 堆焊时电弧区和熔 化区由二氧化碳气 流保护，防止大气 中的氧气进入。 • 可靠地将堆焊区与 周围介质相隔离， 从而保证获得高质 量的堆焊金属，具 有气孔少、氧化物 少的特点。
3.气焊
气焊火焰热量较电焊分散，工件受热变 形大，生产率较低；熔池金属冷却速度慢， 能适当控制，并且可使焊缝的金属与母材相 似，。 主要适用于碳钢、合金薄板件的焊接， 还可用于有色金属和铸铁的焊补。
2. 合金钢焊接
• 用氧化性小的焊条，减少合金元素的烧损，并 通过焊条、涂药向焊缝金属渗入合金元素，调 整焊缝金属性能。 • 预热焊件，减少温度差，降低焊缝的冷却速度， 减少淬硬倾向和焊接应力，也能同时促使熔池 中的氢逸出。 • 对焊条进行烘干。进行多层焊，第一层用小电 流、慢速度，以减少零件金属熔入熔池的比例， 边焊边敲。焊后要缓慢冷却，大件还有回火。
3.铝材料的火焰钎焊
钎焊是利用熔点比母材低的金属作为钎料， 加热后，钎料熔化，焊件不熔化，利用液态钎料 润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散，将 焊件牢固的连接在一起。
根据钎料熔点的不同，将钎焊分为软钎焊和硬钎焊。 软钎焊：软钎焊的钎料熔点低于450°C，接头强度 较低(小于70 MPa)。 硬钎焊：硬钎焊的钎料熔点高于450°C，接头强度 较高(大于200 MPa)。
1.阴极反应 还原反应：金属析出 2.阳极反应 氧化反应： （1）可溶性阳极 （2）不溶性阳极
二、电镀的一般工艺过程 1.镀前准备 （1）表面机械加工 （2）除锈、除油污 （3）绝缘 （4）腐蚀 2.电镀 3.镀后处理与加工
三、镀铬简介
1.镀铬层的特点：
• • • •
硬度高：HV750－HV1200 耐磨：摩擦系数小 化学稳定性好，耐腐蚀 耐热、导电性能好：不超
软钎焊
• 软钎焊通常用烙铁加热。软钎焊的接头强度不 高（＜70MPa）。 • 软钎焊所用的钎剂主要有：松香、ZnCl2溶液、 ZnCl2钎剂膏等（钎剂主要用来清除氧化物， 保护钎焊区，增加润湿性）。 • 软钎料主要应用于焊接受力不大的常温工作的 仪表、导电元件等。
硬钎焊
• 硬钎焊主要加热方式有：火焰加热、电阻加热、 感应加热、炉内加热、盐浴加热等。硬钎焊的 接头强度较高（＞200MPa）。 • 硬钎焊所用的钎剂主要有：硼砂、硼酸和氟化 物等。 • 硬钎料主要用于钎焊受力大，工作温度较高的 工件。
第一节 机械加工修复法
机械加工修复法是零件修复中最基本、最 重要和最常用的修复方法包括：修理尺寸 法、附加零件修理法、局部更换修理法和 转向翻转修理法
一、机械加工修复的特点及注意事项 1.机械加工修复的特点 （1）加工批量小；（2）加工余量小； （3）加工精度不易保证；（4）工件表面硬度大； （5）修理企业设备精度低于制造企业。
它是将待修配合副中的一个零件利用机械加 工的方法恢复其正确几何形状并获得新的尺寸 （修理尺寸），然后选配具有相应尺寸的另一 配合件与之相配，恢复配合性质的一种修理方法。 轴类零件修理尺寸小于名义尺寸，孔类零件修理尺 寸大于名义尺寸。 实质是对磨损零件进行机械加工，使零件得到 规定的几何形状、表面粗糙度和新的尺寸。 注意：为了保证零件修理后仍有足够的强度，尺寸 的增大和减小都有一个限度。
（2）堆焊层的性质； ①硬度及耐磨性：振动堆焊层的硬度是不均匀的，这 是由于后一焊滴对前一焊滴，或后一圈焊波对前一 圈焊波都有回火作用。这种软硬相间的组织并不影 响其耐磨性，与新曲轴相差不多； ②结合强度：堆焊层与基体的结合强度高达5Mpa； 这是由于堆焊层与基体的结合是冶金结合，比喷涂 修复层的结合强度高的多，使用中很少发生脱落、 掉块现象； ③疲劳强度：堆焊修复后疲劳强度降低较多，一般可 高达40%，因此，受大冲击负荷的柴油机曲轴、合 金钢及铸铁曲轴不应采用振动堆焊修复。
3.注意事项
镶套材料应与基体材料相同 过盈量适当 附加零件厚度要大大超过零件磨损量 注意防止 附加零件松动
四、零件的局部更换修理法 具有多个工作面的零件，由于各工作 表面在使用中磨损不一致，当某些部位损 坏时，其它部位尚可使用，为防止浪费， 可采用局部更换法。 局部更换法就是将零件需要修理（磨 损或损坏）部分切去，重制这部分零件， 再用焊接或螺纹连接方式将新换上的部分 与零件基体连在一起，经最后加工恢复零 件的原有性能的方法。 修复半轴、变速器第一轴或第二轴齿轮等。 （修理工艺较复杂）
4.手工电弧焊
具有设备简单，操纵方便，连接强度高， 施焊速度快，生产率高，零件变形小等优点， 广泛适用于碳钢、合金钢及铸铁等金属材料 不同厚度、不同位置的焊接，在汽车修理中 主要用来修复裂纹、破裂和折断等。
二、铸铁件焊修 • 1.特点： • 易产生白口（Fe3C）； • 易产生裂纹； • 2.措施： • 预热缓冷、加石墨化元素、钎焊、焊接 工艺（小电流、分段焊、间隔焊）
过450℃时力学性能几乎不变，高于 1060℃硬度才开始降低
• 结合强度高
电流效率低， 沉积速度慢， 成本高。因此， 应控制镀层厚 度在0.10.3mm内。对 环境污染严重。
四、镀铁简介
• 电解液是氯化亚铁， • 阳极是低碳钢板 • 镀层接近于纯铁，力学性能和中碳钢接 近，所以又称镀钢。
特点：
• • • • 成本低 沉积速度快 温度低 结合强度高
三、合金钢零件的焊修
• 1.特点: • 在多数情况下合金元素会使材料可焊性 变差。合金元素容易烧毁，使焊缝金属 的性能与基体金属的性能产生差异，降 低零件的机械性能和加工性。 • 金属元素在烧蚀时，产生氧化物或气体， 容易形成夹渣、气孔等焊接缺陷。 • 有些合金钢冷却时体积不降反升，产生 局部组织应力。
2.注意事项： （1）合理选择定位基准 加工基准要与原加工基准重合或选择加工 精度高、误差小的地方做定位基准 轴类：顶尖孔（如损坏需修复） 壳体类：用关键轴心线修复定位平面。 （2）轴类零件的过渡圆角 影响应力集中，尽量选上限 （3）修复零件的表面粗糙度 影响零件耐磨性、装配过盈量、防腐性能。
二、修理尺寸法 （1）定义：对比较复杂而贵重的零件进行加工保 留，更换比较简单而便宜的零件。
第三章零件的修复工艺 机械加工修复法 焊接修复法 零件的电镀
零件修复方法简介
修复方法各自具有一定特点和适用范围是根据零件的缺 陷特征进行分类： 磨损零件的修复方法基本上可分为两类：一是对以磨损 零件进行机械加工，使其恢复正确的几何形状和配合特性 ，并获得新的几何尺寸；二是利用堆焊、喷涂电镀和化学 镀等方法对零件的磨损部位进行增补，或采用胀大（缩小 ）镦粗等压力加工方法增大（或减小）磨损部位的尺寸， 然后再进行机械加工，恢复其名义尺寸、几何形状及规定 的表面粗糙度。 变形零件的修复可采用压力校正法、火焰校正法和敲击 校正法。 零件上的裂纹、破损等损伤缺陷采用焊接，钎焊或钳工 机械加工法。
五、转向和翻转修理法
转向和翻转修理法是将零件的磨损或 损坏部分翻转一定角度，利用零件未磨损
部位恢复零件的工作能力的一种修复 方法。 转向和翻转修理法常用来修复磨 损的键槽、螺栓孔和飞轮齿圈等。 （应用受到结构条件限制）
第二节
零件的焊修
定义：焊接修复法修复零件是借助于电弧或 气体火焰产生的热量，将基体金属及焊丝金 属熔化和熔合，使焊丝金属填补在零件上， 以填补零件的磨损和恢复零件的完整。
① 短路期：焊丝前进，尖端与工作表面接触，正负极短路， 电流由零急剧上升到最大值，而电压几乎下降到零。此时， 电流使焊丝加热熔化并使焊丝尖端与零件表面焊接，此阶 段产生的热量为总热量的10%~20%。 ② 电弧期：焊丝振动离开零件表面时，离焊丝尖端一定 处的截面开始缩小，焊丝截面缩小导致电流密度增大，从 而加剧焊丝脱离零件，焊丝脱离后，在零件上留下一小块 熔接金属。焊丝脱离零件瞬间，电压上升到26V～32V，并 产生电弧放电，在电弧放电期间，高达80%的热能使焊丝 熔化在工件表面上。 ③ 空程期：随着焊丝远离零件，放电结束，从电弧熄灭 到焊丝与工件表面再次接触期间称为空程期。空程期不产 生热量。 以上诸过程周而复始，从而完成了堆焊过程，堆焊层质量 的好坏取决于电参数的正确选择与配合。
四、铝合金的焊修
1、铝合金零件的焊接特点： （1）铝合金的表面覆盖着一层难熔的氧化铝薄膜，在 焊接是阻碍铝分融化； （2）铝合金在焊接时产生氢气，如果逸出不及时，容易 产生气孔； （3）铝合金受热膨胀系数大，冷却后收缩也大，容易 引起裂纹； （4）液态固态一个颜色，不容易判断温度，容易 烧穿。
2.铝合金焊接的措施 • • • • 焊前清洗，用10％氢氧化钠水热水； 焊丝要与材料相近； 厚件要预热； 薄件可以在焊接处的背面垫上石棉布。
3.焊接方法 （1）热焊法 （2）冷焊法 （3）加热减应焊
加热减应焊 加热减应焊又称对称加热法。即焊补时选 定区域进行加热，以减少焊补时的应力和 变形；
• 加热减应区选择的原则： 应选择在裂纹的延伸方向； 应选择在零件棱角、边缘 等强度较大部位； • 加热减应区的检验： 500 ～ 700℃时零件上待焊 补的裂纹胀开1～1.5㎜；
三、附加零件修理法（镶套修理法）
• 1.定义：是对零件 的磨损部位或损伤 部位，用过盈配合 方式镶上新的金属 套，使零件恢复到 原尺寸或技术状况 的修复方法；
2.修理工艺
（1）轴径磨损：将轴径加工到较小的尺寸，然后 压入轴套，将轴套加工到轴径的名义直径。 （2）孔磨损：将孔镗大，镶入衬套，加工到孔的 名义尺寸。 （3）磨损的螺纹孔：同（2）。
第四节 零件的电刷镀修复 刷镀工艺 金属的喷涂和喷焊 粘接工艺
⑵修理尺寸：
为了使零件具有互换性，便于统一生产和供应配 件，国家规定了统一的修理尺寸。 如：气缸套外径有＋0.25、 ＋0.50、 ＋0.75、 ＋ 1.00、 ＋1.25、 ＋1.50六级修理尺寸
⑶修理尺寸法的应用
曲轴、凸轮轴、气缸、转向节主销孔等；
⑷修理尺寸法的特点
使各级修理尺寸标准化（加大了加工余量，使可 修理次数减少）；修复 — 更换有限的修理方法；
4.手工电弧焊工艺；
焊前预热-施焊-焊后保温-检查 预热保温：对较大的零件应进行预热和焊后 保温，可以减小焊接应力和防止裂纹产生。 焊前准备：止裂孔（止裂孔的直径根据板 厚来确定一般为3～5㎜ ） 、裂纹处开坡口。 趁热锤击 ：在焊完一段后，应趁热开始锤 击焊缝，直到温度下降到40℃~60℃时为止。然后 再焊下一段。目的是消除焊接应力，砸实气孔， 提高焊缝的致密性。 焊后检查：零件焊完后，应检查有无气孔、 裂纹，焊缝是否致密、牢固，如有缺陷，应采取 必要的补救措施。
分类：焊接根据使用的热源不同分为气焊和电 焊。电焊分为手工电弧焊、振动堆焊、二氧 化碳保护焊、埋弧堆焊、电脉冲堆焊、等离 子堆焊。
一、各种焊接方法简介 1.振动堆焊修复法
振动堆焊是焊丝以一定的频率和振幅振动的脉冲电 弧焊；其实质是在焊丝送进的同时，按一定频率振动， 造成焊丝与工件周期地起弧和断弧， 电弧使焊丝在较低 电压（12～20V）下熔化，并稳定均匀地堆焊到工件表 面。其主要特点是堆焊层厚，结合强度高，工件受热变 形小，常用于修复一些轴类零件。
（1）振动堆焊原理
• 工件接负极，电流从直流 发电机1的正极经焊嘴2、 焊丝 3 、工件 4 及电感器 5 回到发电机负极，焊嘴受 交流电磁铁 9 和弹簧 10 的 作用以 50Hz ～ 100Hz 的频 率使焊嘴振动，在振动中 焊来自百度文库尖端与堆焊表面不断 地起弧（断开）和断弧 （接通），电弧丝被熔化 并滴焊在工件表面上。当 堆焊圆柱形工件时，可一 边施焊一边旋转，同时焊 嘴作横向移动，焊道就成 为螺旋状缠在零件上。