机电设备维修技术第三章

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氧乙炔火焰喷涂 氧乙炔火焰喷涂工艺如下: 1. 喷前准备 包括工件清洗、表面预加工、表面粗化和预热几道工序。
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2.喷涂结合层 对预处理后的工件应立即喷徐结合层,喷涂结合层可提高工 作层与工件之间的结合强度。在工件较薄、喷砂处理易变形 的情况下,尤为适用。
3.喷涂工作层 结合层喷好后应立即喷涂工作层。
图3–2 几种主要修 复工艺能达到的修补层厚度
1—镀铬 2—滚花 3—钎焊 4—振动电弧堆焊 5—手工电弧堆焊 6—镀铁 7—粘补 8—熔剂层下电弧 堆焊 9—金属喷涂 10—镶 加零件
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3.被修零件构造对工艺选择的影响 4.零件修理后的强度 5.修复工艺过程对零件物理性能的影响 修补层物理性能,如硬度、加工性、耐磨性及密实性 等,在选择修复工艺时必须考虑。 6.修复工艺对零件精度的影响 对精度有一定要求的零件,主要考虑修复中的受热变 形和修复后的刚度。
1.强固扣合法
该法适用于修复壁厚为8~40mm的一般强度要求的薄壁机件 。2.强密扣合法
在应用了强固扣合法以保证一定强度条件之外,对于有密 封要求的机件,如承受高压的气缸、高压容器等防渗漏的 零件,应采用强密扣合法
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3. 优级扣合法 主要用于修复在工作过程中要求承受高载荷的厚壁机件,如水 压机横梁、轧钢机主梁、辊筒等。
机电设备维修技术第三 章
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2020/7/17
第三章 机械零件的修复技术
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2.1 概述
机械设备在使用过程中,由于其零部件会逐渐产生磨损、 变形、断裂、蚀损等失效形式,设备的精度、性能和生产 率就要下降,导致设备发生故障、事故甚至报废,需要及 时进行维护和修理。
2.1.1 零件修复的优点 修复失效零件主要具有以下一些优点:
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1. 焊接分类:
铸铁件的焊修分为热焊法和冷焊法 (。1)热焊法 铸铁热焊是焊前将工件高温预热,焊后再加热、 保温、缓冷。 (2)冷焊法 铸铁冷焊是在常温或局部低温预热状态下进行 的,具有成本较低、生产率高、焊后变形小、劳动条件好等优 点,因此得到广泛的应用。
(3)加热减应焊 选择零件的适当部位进行加热使之膨胀,然 后对零件的损坏处补焊,以减少焊接应力与变形,这个部位就 叫做减应区,这种方法就叫做加热减应区补焊法。
3.4.3氧乙炔火焰喷涂和喷焊
在设备维修中最常用的就是氧乙炔火焰喷涂和喷焊。
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氧乙炔火焰喷涂时使用氧气与乙炔比例约为1∶1的中性焰, 温度约3100℃,其设备与一般的气焊设备大体相似,主要包括 喷枪。氧气和乙炔供给装置以及辅助装置等。
喷枪是热喷涂的主要工具,目前国产喷枪分为中小型和大型两 种规格。中小型喷枪主要用于中小型和精密零件的喷涂和喷焊 ,适应性强。大型喷枪主要用于对大型零件的喷焊,生产效率 高。
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7.从经济性上加以考虑 如一些易加工的简单零件,有时修复还不如更换经 济。
3.2 机械修复法
3.2.1修理尺寸法与零件修复中的机械加工
对机械设备的动配合副中较复杂的零件修理时可不考 虑原来的设计尺寸,而采用切削加工或其它加工方法 恢复其磨损部位的形状精度、位置精度、表面粗糙度 和其它技术条件,从而得到一个新尺寸,这个尺寸即 称为修理尺寸。而与此相配合的零件则按这个修理尺 寸制作新件或修复,保证原有的配合关系不变,这种 方法便成为修理尺寸法。
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3.4.4 电弧喷涂
电弧喷涂技术由于生产率较高,涂层厚度也较大(可达1~ 3mm),目前在热喷涂技术中应用也非常广泛。
电弧喷涂是以电弧为热源,将金属丝熔化并用高速气流使 其雾化,使熔融金属粒子高速喷到工件表面而形成喷涂层的 一种工艺方法。
3.3.4 钎焊修复法
采用比基体金属熔点低的金属材料作钎料,将钎料放在焊件 连接处,一同加热到高于钎料熔点、低于基体金属熔点的温 度,利用液态钎料润湿基体金属,填充接头间隙并与基体金 属相互扩散实现连接焊件的焊接方法称为钎焊。
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3.3.5 堆焊
采用堆焊法修复机械零件时,不仅可以恢复其尺寸,而且可 以通过难焊材料改善零件的表面性能,使其更为耐用,从而取 得显著的经济效果。常用的堆焊方法有手工堆焊和自动堆焊两 类。
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3.3 焊接修复法
利用焊接技术修复失效零件的方法称为焊接修复法。用于修补 零件缺陷时称为补焊。
3.31钢制零件的焊修
机械零件所用的钢材料种类繁多,其可焊性差异很大。一般 而言,钢中含碳量越高、合金元素种类和数量越多,可焊性 就越差。
3.3.2铸铁零件的焊修
铸铁在机械设备中的应用非常广泛。灰口铸铁主要用于制造各 种支座、壳体等基础件,球墨铸铁已在部分零件中取代铸钢而 获得应用。
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零件修复中,机械加工是最基本、最重要的方法。多数失 效零件需要经过机械加工来消除缺陷,最终达到配合精度 和表面粗糙度等要求。
3.2.2 镶加零件修复法
配合零件磨损后,在结构和强度允许的条件下,增加一 个零件来补偿由于磨损及修复而去掉的部分,以恢复原有 零件精度,这样的方法称为镶加零件修复法。常用的有扩 孔镶套、加垫等方法。
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2. 冷焊工艺
铸铁冷焊多采用手工电弧焊,其工艺过程简要介绍如下:
(1)焊前准备 先将焊接部位彻底清整干净,对于未完全断开 的工件要找出全部裂纹及端点位置,钻出止裂孔。
(2)施焊 焊接场所应无风、暖和。采用小电流、快速焊,光 点焊定位,用对称分散的顺序、分段、短段、分层交叉、断续、 逆向等操作方法,每焊一小段熄弧后马上锤击焊缝周围,使焊件 应力松弛,并且焊缝温度下降到60℃左右不烫手时,再焊下一道 焊缝,最后焊止裂孔。经打磨铲修后,修补缺陷,便可使用或进 行机械加工。
1.手工堆焊 手工堆焊是利用电弧或氧乙炔火焰来熔化基体金属和焊条, 采用手工操作进行的堆焊方法。
2.自动堆焊 自动堆焊与手工堆焊相比,具有堆焊层质量好、生产效率高 、成本低、劳动条件好等优点,但需专用的焊接设备。
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3.4 热喷涂修复法
用高温热源将喷涂材料加热至熔化或呈塑性状态,同时用高速 气流使其雾化,喷射到经过预处理的工件表面上形成一层覆盖 层的过程称为喷涂。将喷涂层继续加热,使之达到熔融状态而 与基体形成冶金结合,获得牢固的工作层称为喷焊或喷熔。这 两种工艺总称为热喷涂。
4. 热扣合法 热扣合法是利用加热的扣合件在冷却过程中产生收缩而将开裂 的机件锁紧。该法适用于修复大型飞轮、齿轮和重型设备机身 的裂纹及折断面。
综上所述,可以看出金属扣合法的优点是:使修复的机件具 有足够的强度和良好的密封性;所需设备、工具简单,可现场 施工;修理过程中机件不会产生热变形和热应力等。其缺点主 要是薄壁铸件(厚度<8mm)不宜采用,波形键与波形槽的制 作加工较麻烦等。
图3–7 局部修换法
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3.2.4 塑性变形法
塑性材料零件磨损后,为了恢复零件表面原有的尺寸精度和 形状精度,可采用塑性变形法修复。
3.2.5换位修复法
有些零件局部磨损可采用调头转向的方法,如长丝杠局部 磨损后可调头使用。
如图3–8所示,轴上键槽重新开制新槽。 如图3–9所示,联接螺孔也可以转过一个角度,在旧 孔之间重新钻孔。
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3.1.2 修复工艺的选择
用来修复机械零件的工艺很多,如图3–l所示,是目前较 普遍使用的修复工艺。
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图3–l 零件的修复工艺
选择机械零件修复工艺时应考虑的几个因素: 1.修复工艺对零件材质的适应性
2.各种修复工艺能达到的修补层厚度
图3–2是几种主要修复工艺能达到的修补层厚度。
3.4.1 热喷涂的分类及特点
热喷涂技术按所用热源不同,可分为氧乙炔火焰喷涂与喷焊 、电弧喷涂、等离子喷涂与喷焊、爆炸喷涂和高频感应喷涂 等多种方法。喷涂材料有丝状和粉末状两种。
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热喷涂技术的特点如下:
(1)适用材料广,喷涂材料广。 (2)涂层的厚度不受严格限制,可以从几十微米到几毫米。 (3)喷涂时工件表面温度低(一般为70~80℃),不会引起零 件变形和金相组织改变。 (4)可赋予零件以某些特殊的表面性能,达到节约贵重材料、 提高产品质量、满足多种工程技术和高新技术的需要。 (5)设备不太复杂,工艺简便,可在现场作业。 6)对失效零件修复的成本低、周期短、生产效率高。
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如图3–3所示,在零件裂纹附近局部镶加补强板,一般采 用钢板加强,螺栓联接。 如图3–4所示,为镶套修复法。
图3–3 镶加补强板
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如图3–5所示为机床导轨的凹坑,可采用镶加铸铁塞的方 法进行修理。
严重磨损的机床导轨,可采用镶加淬火钢镶条的方法进 行修复,如图3–6
图3–5 导轨镶铸铁塞
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图3–6 床身镶加淬火钢导轨
3.2..3局部修换法
有些零件在使用过程中,往往各部位的磨损量不均匀,有 时只有某个部位磨损严重,而其余部位尚好或磨损轻微。
如图3–7a所示,是将双联齿轮中磨损严重的小齿轮的轮 齿切去,重制一个小齿圈,用键联接,并用骑缝螺钉固定的 局部修换。图3–7b是在保留的轮载上,铆接重制的齿圈的 局部修换。图3–7c是局部修换牙嵌式离合器以胶粘法固定 。
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为了提高焊修可靠性,可拧入螺栓以加强焊缝,如图3–18 所示。用紫铜或石墨模芯可焊后不加工,难焊的齿形按样板加 工。大型厚壁铸件可加热扣合件,扣合件热压后焊死在工件上 ,再补焊裂纹,如图3–19所示。还可焊接加强板,加强板先用 锥销或螺栓销固定,再焊牢固,如图3–20所示。

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图3–18 焊修实例 a)齿轮轮齿的焊接修复 b)螺栓孔缺口的焊补
1-紫铜或石墨模芯 2-缺口
图3–19 加热扣合件的焊接修复 1、2、6-焊缝 3-止裂孔 4
-裂纹 5-扣合件
图3–20 加强板的焊接 1-锥销 2-加强板 3-工件
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3.3.3 有色金属零件的焊修
机修中常用的有色金属材料有铜及铜合金、铝合金等,与黑色 金属相比可焊性差。由于它们的导热性好、线膨胀系数大、熔 点低,高温时脆性较大、强度低,很容易氧化,因此焊接比较 复杂、困难,要求具有较高的操作技术,并采取必要的技术措 施来保证焊修质量。
4.喷涂后处理 喷涂后应注意缓冷。
当喷涂层的尺寸精度和表面粗糙度不能满足要求时, 可采用车削或磨削的方法对其进行精加工。
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氧乙炔火焰喷焊
氧乙炔火焰喷焊与基体之间结合主要是原子扩散型冶金结合 ,结合强度是喷涂结合强度的10倍左右,氧乙炔火焰喷焊对 工件的热影响介于喷涂与堆焊之间。
1. 氧乙炔火焰喷焊的特点 (1)基体不熔化,焊层不被稀释,可保持喷焊合金的原有 性能。 (2)可根据工件需要得到理想的强化表面。 (3)喷焊层与基体之间结合非常牢固,喷焊层表面光洁, 厚度可控制。 (4)设备简单,工艺简便,适应于各种钢、铸铁及铜合金 工件的表面强化。 2. 氧乙炔火焰喷焊工艺 氧乙炔火焰喷焊工艺与喷涂大体相似,包括喷前准备、喷粉 和重熔、喷焊后处理等。
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3.4.2热喷涂在机械设备维修中的应用
热喷涂技术在机械设备维修中应用广泛。对于大型复杂的 零件如机床主轴、曲轴、凸轮轴轴须、电动机转子轴,以及 机床导轨和溜板等,采用热喷涂修复其磨损的尺寸,既不产 生变形又延长使用寿命;大型铸件的缺陷,采用热喷涂进行 修复,加工后其强度和耐磨性可接近原有性能;在轴承上喷 涂合金层,可代替铸造的轴承合金层;在导轨上用氧快焰喷 涂一层工程塑料,可提高导轨的耐磨性和减摩性;还可以根 据需要喷制防护层等。
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图3–8 键槽换位修理
图3–9 螺孔换位修理
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3.2.6金属扣合法
金属扣合法是利用高强度合金材料制成的特殊联接件以机械 方式将损坏的机件重新牢固地联接成一体,达到修复目的的工 艺方法。它主要适用于大型铸件裂纹或折断部位的修复。
按照扣合的性质及特点,可分为强固扣合、强密扣合、优级 扣合和热扣合四种工艺。
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(1) 减少备件贮备,从而减少资金的占用,能 取得节约的 效果。 (2) 减少更换件制造,有利于缩短设备停修时间,提高设 备利用率。 (3) 减少制造工时,节约原材料,大大降低修理费用 (4) 利用新技术修复失效零件还可提高零件的某些性能, 延长零件使用寿命。尤其是对于大型零件、贵重零件和加工 周期长、精度要求高的零件,意义就更为重要。
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