第三章 零件修复方法

修理尺寸的确定：
修理尺寸的大小与级别多少取决于修理间 隔期中零件的磨损量、加工余量和安全系数； 一般级差为0.25mm； 修理尺寸的确定方法有两个：
（1）最小加工余量原则 修理尺寸＝实测尺寸--（或+）为消除缺陷所需的 最小加工余量。 孔：取“＋”； 轴：取“－”。 特点：最经济。缺点是零件失去了互换性，备件困 难，适用于单件生产。
2· 其它堆焊修复法 像蒸气保护下振动堆焊、二氧化碳气体 保护焊及埋弧焊的原理与振动堆焊相同，只 不过是为了改善焊层的性能，减少焊层的气 孔、裂纹和夹碴，堆焊过程是在气体或焊剂 保护下的一种振动堆焊；
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。
⑶加热减应焊的应用；
发动机缸体的裂纹、 气门座孔 内的裂纹、 曲轴箱内的裂纹、 气缸 体上平面裂纹， 以及变速器壳体均 可采用加热减应焊；
4· 手工电弧焊
⑴手工电弧焊的特点及适用范围； 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。 但由于其焊缝硬而脆，塑性差，机械
振 动 堆 焊 原 理 图
振动堆焊原理
将需堆焊的零件夹持在车床卡盘内，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 焊丝由焊丝盘6经送丝轮 7进入焊嘴，送丝轮由小电动机8驱动，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，在振动中焊丝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。 为了防止焊丝和焊嘴熔化而被粘上，焊嘴应少量冷却。 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。 堆焊过程的每一循环基本可分为三个阶段：短路 期、电弧期、空程期；
（2）分级修理原则 零件按规定好的分级修理尺寸进行加工。一般 来讲，对零件进行的加工余量可能不是最小的 加工余量。 配合件之一按相应的分级修理尺寸制造好，直 接选用，无须单件Leabharlann Baidu造。
例如： 一根轴，全新时，主轴颈的D＝300mm;工作一定时间后，磨 成了椭圆，规定： 第一次整圆修理尺寸为：299.75mm; 第二次整圆修理尺寸为：299.50mm; 第三次整圆修理尺寸为：299.25mm …… …… …… （分级尺寸一般为等差数列）
⑵手工电弧焊工艺；
预热保温-焊前准备-施焊-焊后检查
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㎜。在裂纹处开 坡口；
铸铁件电弧冷焊——焊缝坡口尺寸
• 对于裂纹较深的 工件，为了保证 焊条金属与基体 金属很好的结合， 增加焊补强度， 在工件裂纹处开 坡口，可以全部 和部分地除去裂 纹。
3· 气焊
⑴气焊的特点及应用范围 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，焊缝的机械性能和加工性能比气焊差。 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。
⑵气焊焊接方法 － 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；
根据强度要求确定轴的报废尺寸。同时根据分级尺 寸，预制好许多轴瓦，直接进行选用。 特点：修理周期短，经济性好；使单件变成了批量 生产。 应用：曲轴轴颈、缸套、活塞等零件的修理。 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；
一、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；
1· 修理尺寸法
• 将零件（配合件中较贵重的一个）的损坏工 作表面进行机械加工，消除损坏缺陷，使零 件的原始尺寸改变为另一尺寸（称为修理尺 寸），而配合件中的另一个零件则按按照修 理尺寸重新制造，达到要求的配合间隙和配 合特性。例如，曲轴主轴颈过度磨损后，在 保证轴颈强度要求下、光车主轴颈，依光车 后的尺寸重新配制主轴瓦使其具有原有的轴 承间隙。 • 孔：修理尺寸 原始尺寸； • 轴：修理尺寸 原始尺寸。
加热减应焊
• 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℃；零件 上待焊补的裂纹胀 开1～1.5㎜；
加热减应焊
• 焊接工艺：应先对减 应 力 区 加 热 至 400 ～ 500℃ ， 并 尽 可 能 保 持全部焊接过程。焊 补完成后仍加热减应 区 至 700℃ 才 停 止 ； 焊补方向应朝向减应 区；施焊过程一次完 成防止多次施焊；
3· 零件的局部更换修理法 具有多个工作面的汽车零件，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、 变速器盖及轮毂等。（修理工艺较复杂）
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。
三、喷涂与喷焊修复法
缺点：
焊接温度高，易引起金相组织变化并产生应力及变形， 不易修复精度较高、细长及较薄的零件，同时易产生气 孔、夹渣、裂纹等缺陷。
常用焊接修复法
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。
加工性能比气焊差，且在焊接应力作用下 易产生裂纹或焊缝剥离，为保证焊接质量，
必须在工艺上采取措施。
铸铁件焊修特点：
• 易产生白口（FeC3）； • 易产生裂纹； • 易产生气孔；铸铁焊接中所形成的熔点 约为1400℃的难熔氧化物在焊缝熔池上 形成一层硬壳，阻碍气体由熔化金属向 外自由溢出，从而产生大量气孔。 • 措施：预热、加石墨化元素、加塑性变 形材料、特殊措施减应力。
附加零件修理法（镶套修理法）注意事项 镶套材料应与基体一致或相近。过盈量（轻 级、中级、重级）与两镶套件的表面粗糙度、直 径大小、工作表面长度、壁厚、表面的硬度等有 关；一般来说，表面粗糙度越小、直径越大、壁 厚越厚、长度越长、材料硬度越高，两者过盈量 可相对下降一些，但这些影响一般不应超过 0.01～0.02㎜。 镶套的操作工艺要点：高精度量具和钳工操 作技术；配合件尺寸、圆度、圆柱度、检查导角 （15～30°）、粗糙度及除油除锈；两配合件椭 圆度长短轴方向一致；
施焊：
采取小电流、分层、分段、趁 热锤击，以减少焊接应力和变形， 并限制母材金属成分对焊缝的影 响。
小电流
• 基本原则 是在保证 焊透的前 提下尽量 选择小电 流。
分段施焊法
• 在焊接过 程中为了 减小焊补 区与整体 之间的温 差，相应 减少焊接 时的应力 和变形； • 分段施焊 的方向；
分层施焊法
2· 附加零件修理法（镶套修理法）
• 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；
附加零件修理法（镶套修理法）
• 应用：干式气缸套、 • 特点： 气门座圈、气门导 • 1.可修复尺寸较大的 基础件的局部磨损， 管、飞轮齿圈、变 延长使用寿命； 速器轴承孔、后桥 和轮毂壳体中滚动 • 2.修理过程中零件不 轴承的配合孔以及 需要高温加热，零件 不易变形和退火。 壳体零件上的磨损 螺纹孔和各类型的 端轴轴颈等；
第三章 零 件 修 复 方 法
第一节 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。
• 工件较厚时 采用；用较 细的焊条、 较小的电流， 使后焊的一 层对先焊的 一层有退火 软化的作用。
趁热锤击 每焊完一段后，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。
焊补方向
• 当工件上的 裂纹如图所 示时，应从 中心部位沿 箭头所指方 向向边缘焊 补，以减小 焊接应力和 变形。
4· 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）
二、焊接修复法
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。
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；由于振动堆焊层与基体金属间有很大 的内应力，因此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。
与焊接有关的: 热焊、冷焊、钎焊、其它焊接方法
用于修复机械零件的焊接技术常有补焊 和堆焊两种。 1 补焊：修复零件使其恢复尺寸与形状或修 复裂纹与断裂。 2 堆焊： 恢复零件尺寸、形状，并赋予零件 表面以某些特殊性能的熔敷金属。
优点：
1 适用性广：大部分金属都可以用焊接法修复；焊接设 备简单，工艺较成熟。 2 结合强度高：可修复磨损失效零件，修复尺寸、赋予 零件表面以耐磨、耐腐蚀等特殊性能的堆焊层；还可焊 补裂纹与断裂、局部损伤，可校正形状。 3 不受零件尺寸、修复场地的限制，成本低、效率高， 灵活性大。
（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。