机电设备的先进修复技术与应用介绍

广州航海高等专科学校

毕业设计（论文）

题目：机电设备的先进修复技术与应用介绍

系别：船舶工程学院

专业：机电设备维修与管理

班级：机电091

姓名：

学号：2009203126

指导教师：

日期：2012-5-20

毕业设计（论文）任务书

注：一式三份，设计者（作者）、指导教师、教研室各一份

毕业设计（论文）指导意见表

编号：GMC-2-017-08

注：此表最终与毕业设计说明书或毕业设计（论文）一起装订成册。

毕业设计（论文）（设计）成绩评分表

专业：机电设备维修与管理班级：机电091 姓名：胡虎弟

GMC-2-017-07

摘要

本文介绍了热喷涂、焊接、电镀的定义、特点及原理，然后着重介绍了这三种技术的新技术原理及其应用；热喷涂方面的新技术有冷喷涂技术和热喷涂- 激光复合技术，而焊接和电镀就只介绍了激光焊接技术和脉冲电镀技术。

本文介绍的几种常见的机械修复技术的新技术，目的是让更多的人了解修复技术在工业中的重要性，从而推动更多的人从事机械修复技术的研发与应用。

关键词：机械修复技术热喷涂焊接激光脉冲电镀

目录

绪论 (8)

1. 热喷涂修复法 (9)

1.1.热喷涂的定义和分类 (9)

1.2.热喷涂技术的特点 (9)

1.3.先进热喷涂修复技术及其应用 (9)

2. 焊接修复法 (12)

2.1焊接技术的定义与分类 (12)

2.2焊接技术优点 (12)

2.3新的焊接技术——激光焊接技术的研究与应用 (13)

3 电镀修复法 (14)

3.1电镀修复技术的定义 (14)

3.2电镀的基本原理 (14)

3.3先进的电镀技术及其应用——脉冲电镀 (14)

结论 (17)

致谢 (18)

参考文献 (19)

绪论

机电设备在使用过程中，由于其零件会逐渐产生磨损、变形、断裂、损坏等失效形式，故设备的精度、性能和生产率就要下降，这会导致设备发生故障、事故甚至报废，因而需要及时进行维护和修理。在修复性维修中，一切措施都是为了以最短的时间、最少的费用来有效地消除故障，以提高设备的有效利用率。

热喷涂修复、焊接、电镀修复技术是机械修复技术中的三种重要技术。本文着重对这三种修复技术的新方法进行了介绍，使人们可以认识到这些新的修复技术，并在此基础上不断发展和进步。

1. 热喷涂修复法

1.1.热喷涂的定义、分类

热喷涂是指采用氧乙炔火焰、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、激光喷涂、爆炸喷涂和高频感应喷涂等多种方法。

1.2.热喷涂技术的特点

1.适用材料广，喷涂材料广。喷涂和基体的材料可以是金属、合金，也可以是非

金属。

2.涂层的厚度不受严格控制，可以从几十微米到几十毫米。而且涂层组织多孔，

易存油，润滑性和耐磨性都较好。

3.喷涂时工件表面温度低，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，达到节约贵重金属、提高产品质量、满足

多种工程技术和高新技术的需要。

5.设备不复杂，工艺简单，可在现场作业。

6.对失效的零件修复的成本低、周期短、生产效率高。

1.3.先进热喷涂修复技术及其应用

1.冷喷涂技术

冷喷原理是在不使喷涂材料熔融的前提下加热到约100~ 800的温度, 并通过高速气流喷涂粒子以超过临界速度的状态撞击基体表面时产生的塑性变形而形成

涂层的。冷喷过程中, 氮气、氦气或它们的混合物通过拉瓦尔喷嘴被加速到超音速, 喷涂材料以粉末形式注入气流并喷向基体, 喷涂粒子超过一定速度( 即该材料的临界速度)就可在冲击过程中产生结合牢固的致密性涂层。冷喷工艺需要更高的气压( 1.5~ 3.5MPa), 粒子速度可达1 000 m /s 以上。冷喷涂具有以下特点：喷涂加热温度较低, 颗粒基本上没有氧化、烧损和晶粒长大现象, 适用于纳米晶、非晶等对温度敏感材料和Cu, Ti和Ta等对氧化敏感材料；涂层对基体的热影响小, 使涂层与基体之间的热应力减小, 涂层之间的残余应力小且主要为压应力, 有利于获得较厚的涂层；涂层致密, 沉积率高。

在冷喷设备方面, CGT 公司早期开发的Kinetic-3 000型计算机控制冷喷涂系统, 已在国际上得到认可。2006 年CGT公司又推出了改进的Kinetic - 4 000型冷喷涂系统, 该系统一方面可以实现送粉气体的预热, 提高粒子的温度与变形能力, 从而进一步提高涂层质量, 提高生产效率; 另一方面可实现难冷喷涂材料(如金属陶瓷) 的涂层制备。此外, 美国inovati公司也推出了动能金属化系统( KM CDS系列), 也可以达到较好的效果。

目前有关冷喷涂方面的研究颇多。研究表明,冷喷涂可以实现包括金属Al，Zn, Cu, Ni，Ca, Ti，Ag, Co, Fe, Nb合金M Cr Al Y 合金, 高熔点Mo, Ta以及高硬度的金属陶瓷Cr5C2- 25Ni Cr, WC -21Co等涂层的制备, 可沉积涂层的材料包括大部分金属涂层、金属陶瓷涂层、有机涂层、可以实现用异种材料制备的复合涂层或合金涂层以及纳米材料涂层等, 并且可以在金属、陶瓷或玻璃等基体表面上形成涂层。利用冷喷涂技术制备的高纯铜涂层已被用于一级火箭发动机集束管, 锌铝涂层已被应用于汽车底盘的防腐蚀。此外, 冷喷涂技术还应用于生产汽车和飞机用的新型韧性涂层, 在梯度涂层中连接异种金属, 制造小型涂层复合件以及进行低温涂覆等; 还可将冷喷涂的涂层用于汽车尾气排气管的防护, 解决了原来采用热喷涂技术所引起排气管的疲劳断裂问题, 提高了其使用寿命;也可将冷喷涂的高性能导电涂层用于电子工业。俄罗斯的冷喷涂已经在电器、机械制造和汽车行业应用, 并在西伯利亚钢铁厂建立了钢管内表面防腐涂层( Al,Zn)的自动生产线, 可以处理管径在65 mm 以上, 长度在6 000mm以内的钢管。但是, 由于冷喷工艺特点, 对粉末粒径( 比一般热喷涂粉末粒径小) 要求比较高, 而且涂层的生产效率比较低, 且因喷距短( 一般为30-50 mm) , 对形状复杂的部件制备