机械零件修复技术ppt课件

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1、中国矿业大学机电学院第八章第八章 机械零件的修复技术机械零件的修复技术 第七章第七章 机械零件修复技术机械零件修复技术 第一第一节 机械加工修复技机械加工修复技术第二第二节 焊接修复技接修复技术 第三第三节 热喷涂和涂和喷焊技技术 第四第四节 电镀修复技修复技术 第五第五节 粘接与表面粘涂修复技粘接与表面粘涂修复技术 第六第六节 金属扣合技金属扣合技术 第七第七节 机械零件修复技机械零件修复技术的的选择 中国矿业大学机电学院零件修复的任零件修复的任务是恢复是恢复有修复价有修复价值的的损伤零件的零件的尺寸、几何形状和力学性能。尺寸、几何形状和力学性能。零件修复的目的零件修复的目的是在是在经济合理

2、及有效的原合理及有效的原则下恢下恢复零件的配合性复零件的配合性质和工作能力。和工作能力。零件修复原理及技零件修复原理及技术是一是一门综合研究零件的合研究零件的损坏坏形式、修复方法及修后性能的学科。形式、修复方法及修后性能的学科。应用各种修复新技用各种修复新技术修理机械是提高机械修理机械是提高机械维修修质量、量、缩短修理周期、降低修理成本、延短修理周期、降低修理成本、延长机械使机械使用寿命的重要措施，尤其用寿命的重要措施，尤其对贵重、大型零件及加重、大型零件及加工周期工周期长、精度要求高的零件及需要特殊材料或、精度要求高的零件及需要特殊材料或特种加工的零件，意特种加工的零件，意义更更为突出。突出

3、。中国矿业大学机电学院对失效的机械零件失效的机械零件进行修复与更行修复与更换新件相比新件相比较有有如下如下优点：点：F修复零件一般可修复零件一般可节约材料、材料、节约加工以及拆加工以及拆装、装、调控、运控、运输等等费用，降低用，降低维修成本；修成本；F减少新减少新备件的消耗量；件的消耗量；F避免等待配件，避免等待配件，缩短停修短停修时间；F一般不需精、大、稀关一般不需精、大、稀关键设备，易于，易于组织生生产；F利用新技利用新技术修复旧件修复旧件还可提高零件的某些性可提高零件的某些性能。能。零件的修复可以有多种工零件的修复可以有多种工艺方案，如方案，如焊、补、喷、镀、铆、镶、配、改、校、配、改、

4、校、胀、缩、粘等。、粘等。中国矿业大学机电学院零件修复可采取三种基本方法：零件修复可采取三种基本方法：是是对已磨已磨损的零件的零件进行机械加工，以使其重新行机械加工，以使其重新具有正确的几何形状具有正确的几何形状(改改变了原有尺寸了原有尺寸)，这种方法种方法叫做叫做修理尺寸法修理尺寸法；是利用堆是利用堆焊、喷涂、涂、电镀和粘接等方法增和粘接等方法增补零零件的磨件的磨损表面，然后再表面，然后再进行机械加工，并恢复其行机械加工，并恢复其名名义尺寸、几何形状以及表面粗糙度等，尺寸、几何形状以及表面粗糙度等，这种方种方法叫做法叫做名名义尺寸修理法尺寸修理法；是通是通过特特别修复技修复技术，改，改变零件

5、的某些性能，零件的某些性能，或利用零件的金属的塑性或利用零件的金属的塑性变形来恢复零件磨形来恢复零件磨损部部分的尺寸和形状等等。分的尺寸和形状等等。中国矿业大学机电学院第一节第一节 机械加工修复机械加工修复旧件修复的特点是：旧件修复的特点是：(1)修理中加工零件品种修理中加工零件品种较多，数量多，数量较少，有少，有时甚甚至是至是单件生件生产，零件尺寸、，零件尺寸、结构复构复杂。(2)加工余量小，且有一定的限制。加工余量小，且有一定的限制。(3)加工的工件硬度高，有加工的工件硬度高，有时甚至要切削淬硬的金甚至要切削淬硬的金属表面，加之使用中属表面，加之使用中产生的磨生的磨损与与变形等，使零形等，

6、使零件的修理困件的修理困难较大，加工技大，加工技术要求要求较高。高。零件的机械加工修复零件的机械加工修复对精度的要求一般是与新件精度的要求一般是与新件一一样，即符合，即符合图纸规定的技定的技术要求。要求。中国矿业大学机电学院一、机械加工修复中应注意的问题一、机械加工修复中应注意的问题 (一一)零件的定位基准与加工精度零件的定位基准与加工精度零件机械加工修复中定位基准的零件机械加工修复中定位基准的选用用应遵循：遵循：基准重合原基准重合原则F选择零件上的零件上的设计基准作基准作为定位基准；定位基准；基准基准统一原一原则F在多数工序中采用一在多数工序中采用一组可方便地加工其他表面的基准可方便地加工其

7、他表面的基准来定位；来定位；均匀性原均匀性原则F以以变形和磨形和磨损最小的基面作最小的基面作为定位基准，并足以保定位基准，并足以保证重要表面的加工均匀。重要表面的加工均匀。中国矿业大学机电学院(二二)轴类零件的圆角轴类零件的圆角曲曲轴、转向向节、球、球头销、液、液压油缸活塞杆等一些承受交油缸活塞杆等一些承受交变载荷的荷的轴类零件，在形状和尺寸改零件，在形状和尺寸改变处，对应力集中很敏力集中很敏感。感。为了减少了减少应力集中，在形状和尺寸改力集中，在形状和尺寸改变处应有有圆角角过渡。如渡。如图7-1所示。所示。圆角角处的最大的最大应力要比力要比轴颈中部的中部的应力大力大24倍。倍。这个增个增大的

8、倍数叫大的倍数叫应力集中系数：力集中系数：圆角半径角半径r越小，越小，应力集中系力集中系数越大；反之，数越大；反之，则小。但小。但r过大，会使装配大，会使装配间隙增加，所隙增加，所以以r值有一定的范有一定的范围。在修复加工中，只要不妨碍装配，在修复加工中，只要不妨碍装配，圆角角应尽量取其尽量取其图纸规定的上限，尽可能留大一点。定的上限，尽可能留大一点。经修复后的曲修复后的曲轴发生断裂的生断裂的原因原因绝大多数是大多数是r角角过小或无小或无过渡角。渡角。中国矿业大学机电学院图7-1 曲曲轴圆角角处的的应力情况力情况K-应力集中系数；力集中系数；h-曲柄臂厚；曲柄臂厚；r-圆角半径角半径中国矿业大

9、学机电学院(三三)零件的表面粗糙度零件的表面粗糙度零件修复后零件修复后应具有与新零件相同的表面精度。具有与新零件相同的表面精度。零件表面粗糙度的高低会影响零件的疲零件表面粗糙度的高低会影响零件的疲劳强度。度。表面粗糙度的高低，表面粗糙度的高低，对零件的耐磨性有直接影响，零件的耐磨性有直接影响，对润滑油膜的形成也有影响。滑油膜的形成也有影响。表面粗糙度表面粗糙度对零件的配合性零件的配合性质有影响。有影响。表面粗糙度表面粗糙度还会会对零件的抗腐零件的抗腐蚀性能性能产生影响。生影响。用抛光或用抛光或滚压的方法，可降低表面粗糙度。的方法，可降低表面粗糙度。中国矿业大学机电学院(四四)零件的平衡零件的平

10、衡工程机械上有工程机械上有许多高速旋多高速旋转的零件，的零件，为了减少振了减少振动，都要，都要经过平衡。但是，零件在使用平衡。但是，零件在使用过程中，程中，由于由于变形、磨形、磨损、松、松旷改改变了原来的平衡状了原来的平衡状态；在修理在修理过程中，由于堆程中，由于堆焊、喷涂、机械加工等，涂、机械加工等，又会引起新的不平衡：又会引起新的不平衡：这种不平衡，将使零件在种不平衡，将使零件在运运动中中产生附加生附加载荷，振荷，振动及噪音等，甚至造成及噪音等，甚至造成断裂等事故。断裂等事故。修复修复对平衡有要求的零件，需按平衡有要求的零件，需按规定的条件定的条件进行行平衡平衡试验，保，保证其不平衡其不平

11、衡值在允在允许的范的范围内，以内，以免造成零件和机构的早期免造成零件和机构的早期损坏。坏。中国矿业大学机电学院二、修理尺寸法二、修理尺寸法修理尺寸法是利用机械加工除去待修配零件中磨修理尺寸法是利用机械加工除去待修配零件中磨损零件表零件表面的一部分，使零件具有正确的几何形状、表面粗糙度和面的一部分，使零件具有正确的几何形状、表面粗糙度和新的尺寸新的尺寸(这个新尺寸个新尺寸对外外圆柱面来柱面来说，比原来名，比原来名义尺寸尺寸小，小，对孔来孔来说比原来名比原来名义尺寸大尺寸大)，而另一零件，而另一零件则换用相用相应尺寸的新件或修复好的磨尺寸的新件或修复好的磨损配合件，使它配合件，使它们恢复到原有恢复

12、到原有的配合性的配合性质，保，保证原有配合关系不原有配合关系不变的修理方法。配合件的修理方法。配合件的的这一新尺寸，称之一新尺寸，称之为修理尺寸。修理尺寸。修理尺寸是根据零件的磨修理尺寸是根据零件的磨损规律事先律事先规定的与原来公称尺定的与原来公称尺寸不同的并依据它来修理两相配零件的配合尺寸：修后配寸不同的并依据它来修理两相配零件的配合尺寸：修后配合尺寸改合尺寸改变了但配合精度没有改了但配合精度没有改变。用修理尺寸法修理。用修理尺寸法修理时常需有修理尺寸配件。常需有修理尺寸配件。中国矿业大学机电学院修理尺寸是根据相配两零件中重要而复修理尺寸是根据相配两零件中重要而复杂的零件确定的，如的零件确定

13、的，如轴与与轴承配合的修理尺寸是根据承配合的修理尺寸是根据轴确定的，活塞与缸套配合确定的，活塞与缸套配合的修理尺寸是根据缸套确定的。的修理尺寸是根据缸套确定的。按修理尺寸法修理零件按修理尺寸法修理零件时有几种典型方法：有几种典型方法：均匀磨均匀磨损同心修理同心修理(修后修后轴心与新件相同心与新件相同)；不均匀磨不均匀磨损不同心修理不同心修理(修后修后轴心与新件心与新件轴心不相同心不相同)；不均匀磨不均匀磨损同心修理。同心修理。轴颈用修理尺寸法修理用修理尺寸法修理时的典型方法，如的典型方法，如图7-2所示。由于所示。由于不同心修理会造成机械工作不同心修理会造成机械工作时产生不良后果而生不良后果而

14、较少使用。少使用。中国矿业大学机电学院图7-2 轴颈按修理尺寸法修理按修理尺寸法修理 中国矿业大学机电学院修理尺寸有两种：修理尺寸有两种：一种是一种是标准的准的，即各，即各级修理尺寸的修理尺寸的间隔隔值为定定值，其修理，其修理尺寸和修理次数由国家或生尺寸和修理次数由国家或生产厂家厂家统一一规定，修理厂只需定，修理厂只需修理配合件中的一个，而另一配件由配件厂修理配合件中的一个，而另一配件由配件厂统一供一供应。另一种是另一种是非非标准的准的也称也称为任意尺寸修理法，其任意尺寸修理法，其间隔隔值为变数，修理数，修理时将相配零中的主要件将相配零中的主要件进行加工，去除缺陷恢复行加工，去除缺陷恢复零件的

15、正确几何形状和表面零件的正确几何形状和表面质量，而不必达到一定的修理量，而不必达到一定的修理尺寸。根据加工好的零件尺寸再更尺寸。根据加工好的零件尺寸再更换或修复其配合件。或修复其配合件。采用修理尺寸法，可大大延采用修理尺寸法，可大大延长复复杂贵重零件的使用寿命，重零件的使用寿命，简便易行，便易行，经济性好；缺点是减弱了零件的性好；缺点是减弱了零件的强度，使零件度，使零件互互换性复性复杂化。化。采用修理尺寸法达到最后一采用修理尺寸法达到最后一级时，零件，零件强度下降度下降较多，若多，若需要需要继续使用此零件使用此零件时需可采用需可采用镶套、堆套、堆焊、喷涂、涂、电镀等方法使其恢复到基本尺寸。等方

16、法使其恢复到基本尺寸。中国矿业大学机电学院三、附加零件法三、附加零件法附加零件法用来附加零件法用来补偿零件工作表面的磨零件工作表面的磨损(镶套修复法套修复法)，也用于替也用于替换零件磨零件磨损或或损伤的部分的部分(局部更局部更换法法)。(一一) 镶套修复法套修复法零件的零件的镶套修复法的套修复法的实质，是利用一个特制的零件，是利用一个特制的零件(附加附加零件零件)，镶配在磨配在磨损零件的磨零件的磨损部位部位(需先加工恢复零件需先加工恢复零件这个部位的几何形状个部位的几何形状)以以补偿基本零件的磨基本零件的磨损，并将其加工，并将其加工到名到名义尺寸从而恢复其配合特性。尺寸从而恢复其配合特性。这种

17、方法适用于表面磨种方法适用于表面磨损较大的零件，如可用来修复大的零件，如可用来修复变速速器、后器、后桥和和轮毂壳体中壳体中滚动轴承的配合孔，壳体零件上的承的配合孔，壳体零件上的磨磨损螺螺纹孔及孔及轴的的轴颈。中国矿业大学机电学院依据待修表面的形状，如依据待修表面的形状，如结构及构及强度允度允许采用采用镶套法修理，套法修理，应先将原孔先将原孔镗大，大，压入特制的套，再入特制的套，再对套的孔套的孔进行加工使之达到需要的孔径尺寸和精行加工使之达到需要的孔径尺寸和精度（度（图7-3）。）。轴的磨的磨损端端轴颈若若结构和构和强度允度允许，可将，可将轴颈加加工至工至较小的尺寸，然后在小的尺寸，然后在轴颈上

18、上压入特制的入特制的轴套套(图7-4)，并加工到需要的尺寸和精度。，并加工到需要的尺寸和精度。轴套和套和轴颈应采用采用过盈配合，盈配合，为防止松防止松动也可在套的配合也可在套的配合端面点端面点焊或沿整个截面或沿整个截面焊接，也可用止接，也可用止动销固定。固定。中国矿业大学机电学院图7-3 磨磨损孔的孔的镶套套 图7-4轴颈的的镶套修理套修理中国矿业大学机电学院螺螺纹孔的附加零件修复是：先将螺孔的附加零件修复是：先将螺纹儿儿镗大到一定尺寸，大到一定尺寸，并并车出螺出螺纹，螺，螺纹的螺距通常与原有的螺的螺距通常与原有的螺纹的螺距相同。的螺距相同。然后将特制的具有内外螺然后将特制的具有内外螺纹套旋入

19、零件的螺套旋入零件的螺纹孔中，螺孔中，螺纹套的内螺套的内螺纹应与原有的螺与原有的螺纹相同，螺相同，螺纹套可用套可用锁止螺止螺钉固固定定(图7-5)。图图7-5 螺孔镶螺塞螺孔镶螺塞图图7-6 镶齿镶齿中国矿业大学机电学院(二二) 局部更换法局部更换法具有多个工作表面的机械零件，各表面在使用具有多个工作表面的机械零件，各表面在使用过程中的磨程中的磨损程度是不一致的，有程度是不一致的，有时只有一个工作表面磨只有一个工作表面磨损严重，其重，其他表面尚好或只有他表面尚好或只有轻度磨度磨损，若零件，若零件结构允构允许，可从零件，可从零件上除去磨上除去磨损部分，部分，对这一部分另行制造好后，将其与零件一部

20、分另行制造好后，将其与零件的余留部分再的余留部分再焊接在一起。接在一起。对齿类零件，尤其是零件，尤其是对精度不高的大中型精度不高的大中型齿轮，若出，若出现一一个或几个个或几个轮齿损坏或断裂，可先将坏坏或断裂，可先将坏齿切割掉，然后在原切割掉，然后在原处用机加工或用机加工或钳工方法加工出燕尾槽并工方法加工出燕尾槽并镶配新的配新的轮齿，端，端面用面用紧固螺固螺钉或点或点焊固定，如固定，如图7-6所示。所示。若若轮齿损坏坏较多，尤其是多多，尤其是多联齿轮齿部部损坏或坏或结构复构复杂的的齿圈圈损坏坏时，可将，可将损坏的坏的齿圈退火圈退火车去，再配新去，再配新齿圈，圈，连接可用接可用键或或过盈配合，新盈

21、配合，新齿圈可圈可预先加工也可装后再加工先加工也可装后再加工齿。 中国矿业大学机电学院四、换位修理法四、换位修理法换位修理法是将零件的磨位修理法是将零件的磨损(或或损坏坏)部分翻部分翻转过一定角度，一定角度，利用零件未磨利用零件未磨损(或未或未损坏坏)的部位来恢复零件的工作能力。的部位来恢复零件的工作能力。这种方法只是改种方法只是改变磨磨损或或损坏部分的位置，不修复磨坏部分的位置，不修复磨损表表面。面。修理作修理作业中此法中此法经常用来修理磨常用来修理磨损的槽、螺栓孔和的槽、螺栓孔和飞轮齿圈等。圈等。图7-7为采用采用换位修理法修复磨位修理法修复磨损键槽和螺栓孔的槽和螺栓孔的实例。例。飞轮齿圈

22、圈轮齿啮入部分入部分单面磨面磨损严重后常用重后常用换位修理法修位修理法修理。具体方法是，将理。具体方法是，将齿圈圈压出、翻出、翻转180后再将后再将齿圈圈压入入飞轮，利用，利用轮齿未磨未磨损部位可部位可继续正常工作。正常工作。中国矿业大学机电学院图图7-7 零件的换位修理法零件的换位修理法a)磨损键槽的修理；磨损键槽的修理；b)磨损螺栓孔或螺孔的修理磨损螺栓孔或螺孔的修理中国矿业大学机电学院对履履带式机械的式机械的驱动轮，经常采用两种常采用两种换位修理位修理法；一种是在法；一种是在驱动轮一面磨一面磨损大大(前前进方向方向)，一面，一面磨磨损小的情况下，将左右小的情况下，将左右驱动轮互互换安装；

23、另一安装；另一种是若种是若驱动轮是偶数是偶数齿，而履，而履带链轨节距恰等于距恰等于两个两个齿距距时，驱动轮只有一半只有一半轮齿工作，当工作，当这一一半半轮齿磨磨损严重重时，可将，可将驱动轮相相对转过个个齿距，使另一半距，使另一半轮齿进入工作，以延入工作，以延长其使用寿命。其使用寿命。中国矿业大学机电学院五、钳工加工修复五、钳工加工修复1铰孔孔2磨磨3研磨研磨 4刮削刮削5钳工修工修补(1)键槽槽(2)铸铁裂裂纹修修补图图7-8 铸铁裂纹用加固法修复铸铁裂纹用加固法修复 中国矿业大学机电学院第二节第二节 焊接修复技术焊接修复技术 焊接技接技术用于修复零件使其恢复尺寸与形状或修用于修复零件使其恢复

24、尺寸与形状或修复裂复裂纹与断裂与断裂时称称为补焊；用于恢复零件尺寸、形状，并用于恢复零件尺寸、形状，并赋予零件表面以某予零件表面以某些特殊性能的熔敷金属些特殊性能的熔敷金属时称称为堆堆焊。补焊和堆和堆焊突出的突出的优点是：点是：结合合强度高，可修复度高，可修复磨磨损失效零件；可以失效零件；可以焊补裂裂纹与断裂、局部与断裂、局部损伤；可以用于校正形状可以用于校正形状。缺点：由于缺点：由于补焊和堆和堆焊时对零件的局部不均匀的零件的局部不均匀的加加热使零件使零件产生内生内应力和力和变形，所以形，所以一般不宜于一般不宜于修复修复较高精度、高精度、细长和薄壳和薄壳类零件零件。 中国矿业大学机电学院一、焊

25、修的基本概念及产生应力与变形的原因一、焊修的基本概念及产生应力与变形的原因（一）基本概念（一）基本概念1电焊 F电焊是利用是利用电弧的弧的热能，以能，以焊条条为填充金属材填充金属材料，使欲料，使欲焊接的金属零件部位接的金属零件部位处于熔化状于熔化状态的的焊接方法。接方法。 2 气气焊 气气焊所用的火焰所用的火焰(焊接接热源源)是由可燃气是由可燃气体与氧混合燃体与氧混合燃烧而成的。而成的。 中国矿业大学机电学院3 钎焊 F钎焊是利用氧乙炔焰或汽油是利用氧乙炔焰或汽油喷灯等的灯等的热能将欲能将欲焊接工接工件的两个接件的两个接头中中间的的钎料熔化料熔化(一般一般钎料的熔点温度比料的熔点温度比母材的要

26、低母材的要低10以下以下)。待冷凝后将。待冷凝后将钎焊接接头连接在一接在一起的起的焊接方法。接方法。4 焊修生修生产率率 F焊修生修生产率常用熔敷率来表示。熔敷率即率常用熔敷率来表示。熔敷率即单位位时间内内熔敷到零件上的金属重量，熔敷到零件上的金属重量，单位位为kg/h，手工，手工焊修的熔修的熔敷率比敷率比较低。低。5 冲淡率冲淡率 F焊缝由由焊条和基体金属熔化后的混合物冷却而成。条和基体金属熔化后的混合物冷却而成。进入入焊缝中的基体金属重量与中的基体金属重量与焊缝重量的百分比叫冲淡重量的百分比叫冲淡率。率。中国矿业大学机电学院 (二二) 焊修修时零件零件产生生应力与力与变形的原因形的原因 (

27、三三)防止悍件防止悍件产生生应力和力和变形的方法形的方法1.焊前前预热、焊后后缓冷或冷或焊后退火后退火处理理2.采用合理的施采用合理的施焊顺序序F1)对称称焊 F2)分段后退分段后退焊 3.多多层焊4.锤击焊缝 5.人工冷却人工冷却6.加加热减减应区法区法7.使用使用夹具和固定工具，防止具和固定工具，防止焊件件变形形 中国矿业大学机电学院二、补焊二、补焊 1钢制零件的制零件的补焊F由于机械零件多由于机械零件多为承承载件，除件，除对其材料有物理其材料有物理性能和化学成分要求外，性能和化学成分要求外，还有尺寸精度和形位有尺寸精度和形位精度要求。在精度要求。在焊修修时，还要考要考虑材料的材料的焊接性

28、接性以及以及焊后的加工性要求。加之零件后的加工性要求。加之零件损伤多是局多是局部部损伤，焊修修时要保持未要保持未损伤部位的精度和物部位的精度和物理、化学性能，理、化学性能，焊修后的部位要保持修后的部位要保持设计规定定的精度和材料性能。的精度和材料性能。由于由于电弧弧焊能量集中、效率高，能减少能量集中、效率高，能减少对母材母材组织的影响和零件的的影响和零件的热变形，涂形，涂药焊条品种多，容条品种多，容易使易使焊缝性能与母材接近，所以是目前性能与母材接近，所以是目前应用最广用最广泛的方法。泛的方法。中国矿业大学机电学院为了保了保证焊修修质量，量，焊接工接工艺措施要合理。措施要合理。(1)低碳低碳钢

29、零件零件(2)中、高碳中、高碳钢零件零件 F由于由于钢中含碳量的增高，中含碳量的增高，焊接接接接头处容易容易产生生焊缝内内的的热裂裂纹、热影响区内由于冷却速度快而影响区内由于冷却速度快而产生低塑性生低塑性淬硬淬硬组织引起的冷裂引起的冷裂纹，焊缝根部主要由于根部主要由于氢的渗入的渗入而引起的而引起的氢致裂致裂纹等。等。为了防止中、高碳了防止中、高碳钢零件零件补焊过程中程中产生的裂生的裂纹，可采取，可采取以下措施：以下措施：1)焊前前预热F焊件的件的预热温度根据含碳量或碳当量、零件尺寸及温度根据含碳量或碳当量、零件尺寸及结构来确定。构来确定。2)选用多用多层焊F多多层焊的的优点是前点是前层焊缝受后

30、受后层焊缝热循循环作用使晶作用使晶粒粒细化，改善性能。化，改善性能。 中国矿业大学机电学院3)焊后后热处理理F焊后后热处理的作用在于消除理的作用在于消除焊接部位的残余接部位的残余应力，改善力，改善焊接接接接头的的韧性和塑性，同性和塑性，同时加加强扩散散氢的逸出，减少延的逸出，减少延迟裂裂纹的的产生。生。4)尽可能尽可能选用低用低氢焊条以增条以增强焊缝的抗裂性能。的抗裂性能。5)加加强焊接区的清理工作，接区的清理工作，彻底清除油、水、底清除油、水、锈以及可能以及可能进入入焊缝的任何的任何氢的来源。的来源。6)设法减少母材溶入法减少母材溶入焊缝的比例的比例中国矿业大学机电学院2铸铁件的补焊铸铁件的

31、补焊(1)铸铁件件补焊的特点。的特点。铸铁含碳量高、含碳量高、组织不均匀、不均匀、强度度低、脆性大，是种低、脆性大，是种对焊接温度接温度较为敏感而且敏感而且焊接性差的材接性差的材料。其料。其补焊的特点在于：的特点在于：1)焊缝处易易产生白口生白口组织，它脆而硬，它脆而硬，难以切削加工以切削加工F防止白口的措施有防止白口的措施有调整整焊缝的化学成分、的化学成分、焊前前预热和和焊后后缓冷、采用小冷、采用小电流流焊接减少母材熔深等。接减少母材熔深等。2) 补焊时容易容易产生大的生大的焊接接应力，在零件的薄弱部位容易力，在零件的薄弱部位容易产生裂生裂纹。F防止防止产生裂生裂纹的原的原则是减小是减小焊接

32、接应力，可以从减小力，可以从减小补焊区和工件整体之区和工件整体之间的温度梯度或改善的温度梯度或改善补焊区的膨区的膨胀和收和收缩条件等几方面采取措施。条件等几方面采取措施。中国矿业大学机电学院 (2)铸铁件件补焊的方法的方法表表3-1 常用铸铁件补焊方法常用铸铁件补焊方法 中国矿业大学机电学院三、堆焊三、堆焊堆堆焊修复的目的：在零件表面堆敷金属，使其修复的目的：在零件表面堆敷金属，使其满足零件的足零件的尺寸和精度要求，并使其具有一定的性能，以尺寸和精度要求，并使其具有一定的性能，以满足零件表足零件表面的耐磨或耐面的耐磨或耐热、耐腐、耐腐蚀等要求。等要求。1堆堆焊技技术特点特点 1) 对堆堆焊技技

33、术的要求除的要求除满足零件的尺寸要求外，主要是足零件的尺寸要求外，主要是满足零件性能方面的要求。足零件性能方面的要求。2) 为了了满足性能上的要求，首要的足性能上的要求，首要的问题是是选用合适的堆用合适的堆焊层合金。合金。3) 由于堆由于堆焊技技术是在零件表面是在零件表面进行，使零件不行，使零件不对称受称受热极极为显著，致使堆著，致使堆焊后零件后零件变形明形明显。中国矿业大学机电学院2堆堆焊合金合金目前，堆目前，堆焊合金种合金种类繁多，可繁多，可满足不同工况需要。足不同工况需要。教材表教材表3-2列出了我国常用堆列出了我国常用堆焊合金的合金的类型、合金型、合金系系统、堆、堆焊层硬度、主要特点及

34、用途等，可供使硬度、主要特点及用途等，可供使用中参考。用中参考。中国矿业大学机电学院选择堆堆焊合金合金时一般按照以下原一般按照以下原则：(1)满足零件的工作条件足零件的工作条件(2)考考虑经济性性(3)考考虑焊接性接性3堆堆焊方法方法几乎所有熔化几乎所有熔化焊方法均可用于堆方法均可用于堆焊。常用堆。常用堆焊方方法及其特点如表法及其特点如表3-3所示。所示。 中国矿业大学机电学院表表3-3 常用堆焊方法及其特点常用堆焊方法及其特点中国矿业大学机电学院第三节第三节 热喷涂和喷焊技术热喷涂和喷焊技术热喷涂和涂和喷焊技技术，它，它们不不仅能能够恢复机械零件恢复机械零件磨磨损的尺寸，而且通的尺寸，而且通

35、过选用合适的用合适的喷涂涂(喷焊)材料材料，还能能够改善和提高包括耐磨性和耐腐改善和提高包括耐磨性和耐腐蚀性等在性等在内的零件表面的性能。内的零件表面的性能。一、一、热喷涂技涂技术1热喷涂技涂技术原理原理F利用氧乙炔火焰、或者利用氧乙炔火焰、或者电弧等弧等热源，将源，将喷涂材涂材料料(呈粉末状或呈粉末状或丝材状材状)加加热到熔融状到熔融状态，在氧，在氧乙炔火焰、或者乙炔火焰、或者压缩空气等高速气流推空气等高速气流推动下，下，喷涂材料被涂材料被雾化并被加速化并被加速喷射到制射到制备好的工件好的工件表面上。表面上。中国矿业大学机电学院2热喷涂技涂技术种种类F按照所用按照所用热源不同，源不同，热喷涂

36、技涂技术可分可分为氧乙炔火焰氧乙炔火焰喷涂、涂、电弧弧喷涂、高涂、高频喷涂、等离子涂、等离子喷涂、激光涂、激光喷涂和涂和电子束子束喷涂涂等。等。3热喷涂技涂技术特点特点F(1)适用范适用范围广广F(2)工工艺灵活灵活 F(3)喷涂涂层减磨性能良好减磨性能良好 F(4)工件受工件受热影响小影响小 F(5)生生产率高率高 热喷涂技涂技术缺点缺点:F喷涂涂层与工件基体与工件基体结合合强度度较低，不能承受交低，不能承受交变载荷荷和冲和冲击载荷；工件表面粗糙化荷；工件表面粗糙化处理会降低零件的理会降低零件的刚性；性；涂涂层质量靠量靠严格格实施工施工艺来保来保证，涂，涂层质量尚无有效量尚无有效的的检测方法

37、。方法。中国矿业大学机电学院4氧乙炔火焰喷涂技术氧乙炔火焰喷涂技术该技技术是以氧乙炔焰是以氧乙炔焰为热源，借助高速气流将源，借助高速气流将喷涂粉末吸涂粉末吸入火焰区，加入火焰区，加热到熔融状到熔融状态后再后再喷射到制射到制备好的工件表面，好的工件表面，形成形成喷涂涂层。氧乙炔火焰氧乙炔火焰喷涂涂设备主要包括主要包括喷枪、氧气和乙炔、氧气和乙炔储存器存器(或或发生器生器)、喷砂砂设备、电火花拉毛机、表面粗化用工具火花拉毛机、表面粗化用工具及及测量工具量工具等。等。喷枪是氧乙炔火焰是氧乙炔火焰喷涂技涂技术的主要的主要设备。国。国产喷枪大体上大体上可分可分为中小型和大型两中小型和大型两类。中小型。中

38、小型喷枪主要用于中小型和主要用于中小型和精密零件的精密零件的喷涂和涂和喷焊，适，适应性性较强。大型。大型喷枪主要用于主要用于对大型零件的大型零件的喷焊，生，生产效率高。效率高。中小型中小型喷枪的典型的典型结构如构如图7-9所示。当粉所示。当粉阀不开启不开启时，其作用与普通气其作用与普通气焊枪相同，可作相同，可作喷涂前的涂前的预热及及喷粉后的粉后的重熔。当按下粉重熔。当按下粉阀开关开关阀柄，粉柄，粉阀开启开启时，喷涂粉末从粉涂粉末从粉斗流斗流进枪体，随氧乙炔混合流被熔融、体，随氧乙炔混合流被熔融、喷射到工件上。射到工件上。中国矿业大学机电学院图图7-9中国矿业大学机电学院大型大型喷枪内内设置有置

39、有专门的送粉通道，有些大功率的送粉通道，有些大功率喷枪在在喷嘴上嘴上还设有水冷却装置，有水冷却装置，这样可以可以长时间地工作。地工作。图7-10为一种大型一种大型喷枪的的结构构图。图图7-10中国矿业大学机电学院喷砂砂设备一般采用一般采用压送式送式喷砂机。砂机。电火花拉毛机主要用于火花拉毛机主要用于热处理理过的淬硬工件表面的淬硬工件表面粗化粗化处理。理。其它表面粗化其它表面粗化处理和表面清理用的工具有理和表面清理用的工具有钢丝刷、刷、手持砂手持砂轮机、砂机、砂纸等。等。测量工具及量工具及仪器有器有钢直尺、卡尺、卡直尺、卡尺、卡钳、温度、温度计等。等。工件工件夹持可根据需要持可根据需要选用卧式用

40、卧式车床等。床等。 中国矿业大学机电学院 氧乙炔火焰喷涂技术包括氧乙炔火焰喷涂技术包括喷涂前的准备、喷涂表面预处理、喷涂前的准备、喷涂表面预处理、喷涂及喷涂后处理喷涂及喷涂后处理等过程。等过程。(1)喷涂前的准涂前的准备 F喷涂前的准涂前的准备工作内容有工工作内容有工艺制制订，材料、工具和，材料、工具和设备的准的准备两大方面。两大方面。在工在工艺制制订中主要考中主要考虑：1)确定确定喷涂涂层的厚度的厚度F由于由于喷涂后必涂后必须机械加工，因此涂机械加工，因此涂层厚度中厚度中应包括加包括加工余量，同工余量，同时还要考要考虑喷涂涂时的的热胀冷冷缩。2)确定确定喷涂涂层材料材料F选择涂涂层材料的依据

41、是涂材料的依据是涂层材料的性能材料的性能应满足被足被喷涂涂工件的材料、配合要求、技工件的材料、配合要求、技术要求以及工作条件等，要求以及工作条件等，据此，分据此，分别选择结合合层和和工作工作层用材料。用材料。 中国矿业大学机电学院喷涂用粉末可分涂用粉末可分为结合合层用粉用粉(简称称结合粉合粉)和和工作工作层用粉用粉(简称工作粉称工作粉)两两类。结合粉合粉喷在基体与工作在基体与工作层之之间，故也称，故也称为底粉底粉，它的作用，它的作用是提高基体与工作是提高基体与工作层之之间的的结合合强度。度。结合粉目前多用合粉目前多用镍、铝复合粉，它的特点是每个粉末复合粉，它的特点是每个粉末颗粒粒中中镍和和铝单

42、独存在，常温下不独存在，常温下不发生反生反应。在在喷涂涂过程中，粉末被加程中，粉末被加热到到600以上以上时，镍和和铝之之间就就发生生强烈的放烈的放热反反应。同。同时，部分，部分铝还被氧化，被氧化，产生更生更多的多的热量。量。这种放种放热反反应在粉末在粉末喷射到工件表面后射到工件表面后还能持能持续一段一段时间，使粉末与工件表面接触，使粉末与工件表面接触处瞬瞬间达到达到900以以上的高温。在此高温下上的高温。在此高温下镍会会扩散到母材中去，形成微区冶散到母材中去，形成微区冶金金结合。大量的微区冶金合。大量的微区冶金结合可以使涂合可以使涂层的的结合合强度度显著著提高。提高。中国矿业大学机电学院工作

43、粉要工作粉要满足表面使用条件，同足表面使用条件，同时还能与能与结合合层可靠地可靠地结合。氧乙炔火焰合。氧乙炔火焰喷涂工作涂工作层用粉末种用粉末种类很多，有很多，有纯金属粉、合金粉、金属包复粉、金属金属粉、合金粉、金属包复粉、金属包复陶瓷的复合粉等多种包复陶瓷的复合粉等多种类型。型。3)确定确定喷涂参数涂参数F根据涂根据涂层的厚度、的厚度、喷涂材料性能、粒度来确定涂材料性能、粒度来确定热喷涂的参数，包括乙炔气、氧气的涂的参数，包括乙炔气、氧气的压力、力、喷涂距离、涂距离、喷枪与工件的相与工件的相对运运动速度等。速度等。中国矿业大学机电学院(2)喷涂表面预处理喷涂表面预处理1)基体表面的清洗、脱脂

44、基体表面的清洗、脱脂 F清洗的主要清洗的主要对象是基体待象是基体待喷区域及其附近表面区域及其附近表面的油的油污、水、水、锈和氧化皮和氧化皮层。可采用碱洗法、。可采用碱洗法、有机溶有机溶剂洗洗涤法、蒸气清洗法等。法、蒸气清洗法等。 2)基体表面氧化膜的基体表面氧化膜的处理理 F一般采用机械方法，如切削加工方法和人工除一般采用机械方法，如切削加工方法和人工除锈法，也可用硫酸或法，也可用硫酸或盐酸酸进行酸洗。行酸洗。 中国矿业大学机电学院3)基体表面的粗糙化基体表面的粗糙化处理。理。常用的表面粗糙化常用的表面粗糙化处理方法有理方法有喷砂法、机械加工砂法、机械加工法、化学腐法、化学腐蚀法、法、电火花拉

45、毛法等。火花拉毛法等。喷砂法是最常用的粗糙化砂法是最常用的粗糙化处理方法。理方法。对轴、套、套类零件表面的粗糙化零件表面的粗糙化处理，可采用理，可采用车削削粗浅螺粗浅螺纹、开槽、开槽、滚花等花等简易机械加工方法。易机械加工方法。化学腐化学腐蚀法是通法是通过对基体表面基体表面进行化学腐行化学腐蚀而形而形成粗糙的表面。成粗糙的表面。电火花拉毛法是将火花拉毛法是将细的的镍丝或或铝丝作作为电极，在极，在电弧作用下，弧作用下，电极材料与基体表面局部熔合，极材料与基体表面局部熔合，产生粗糙的表面。生粗糙的表面。4)基体表面的基体表面的预热处理理5)非非喷涂表面的保涂表面的保护中国矿业大学机电学院 (3)喷

46、涂涂对预处理后的零件理后的零件应立即立即喷涂涂结合粉。合粉。涂涂层厚度厚度应控制在控制在Ni/Ae层为0.10.2mm，Ae/Ni层为0.080.1mm。但因涂。但因涂层薄薄较难测量，故一般考量，故一般考虑用用单位位喷涂面涂面积的的喷粉量来确定，即粉量来确定，即为0.080.15g/cm2。喷粉粉时用中性或弱碳火焰，送粉后出用中性或弱碳火焰，送粉后出现集中亮集中亮红火火束，并有束，并有蓝白色烟白色烟雾。喷粉粉时喷射角度要尽量垂直射角度要尽量垂直于于喷涂表面，涂表面，喷涂距离一般掌握在涂距离一般掌握在180200mm。结合合层喷完后，用完后，用钢丝刷去除灰粉和氧化膜，然后刷去除灰粉和氧化膜，然后

47、更更换粉斗粉斗喷工作工作层。圆柱形工件柱形工件喷涂可装涂可装夹在在车床上床上进行，工件表面行，工件表面线速度控制在速度控制在1525m/min，以使，以使喷涂涂层熔融均匀。熔融均匀。中国矿业大学机电学院(4)喷涂后涂后处理理喷涂后涂后处理包括封孔、机械加工等工序。理包括封孔、机械加工等工序。喷涂涂层的孔隙的孔隙约占占总体体积的的15左右。左右。对于摩擦于摩擦副零件，可在副零件，可在喷后趁后趁热将零件浸入将零件浸入润滑油中，利滑油中，利用孔隙用孔隙储油有利于油有利于润滑。但滑。但对于承受液于承受液压的零件、的零件、腐腐蚀条件下工作的零件，其涂条件下工作的零件，其涂层都需用封孔都需用封孔剂填填充孔

48、隙，充孔隙，这一工序称一工序称为封孔。常用的封孔封孔。常用的封孔剂有石有石蜡、蜡、环氧、聚氨氧、聚氨酯、酚、酚醛等合成等合成树脂。脂。当当喷涂涂层的尺寸精度和表面粗糙度不能的尺寸精度和表面粗糙度不能满足要求足要求时，需，需对其其进行机械加工可采用行机械加工可采用车削或磨削加工。削或磨削加工。中国矿业大学机电学院5氧乙炔火焰喷涂技术修复机械零件实例氧乙炔火焰喷涂技术修复机械零件实例 一台一台MQY-27003600型球磨机型球磨机传动轴轴颈因磨因磨损需修复，需修复，传动轴外形及尺寸如外形及尺寸如图7-11所示。所示。图图7-11中国矿业大学机电学院 该传动轴全全长1977mm，自重，自重500k

49、g，材，材质为45钢。为了减少拆装工作量，在了减少拆装工作量，在传动轴的中部有一个的中部有一个500mm410mm的大的大齿轮没有拆卸下来，没有拆卸下来，这样整整个个组件重达件重达900kg。需修复的磨需修复的磨损部位部位为200mm轴颈处，经检查，该处直径磨直径磨损量量为0.080.10mm，没有裂，没有裂纹。此。此轴颈工作工作时与一与一滚柱柱轴承配合，不承受冲承配合，不承受冲击载荷，荷，无腐无腐蚀。经过技技术分析，考分析，考虑到到经济性，决定采用氧乙炔性，决定采用氧乙炔火焰火焰喷涂技涂技术修复。修复。图图7-11中国矿业大学机电学院具体修复过程是：具体修复过程是： (1)技技术准准备 F根

50、据工作条件和所根据工作条件和所选择的氧乙炔火焰的氧乙炔火焰喷涂技涂技术，编制制传动轴修复工修复工艺规程。按要求准程。按要求准备喷枪(选用用FPD-1型两用型两用枪)、结合粉合粉(选用用Ni/Ae复合粉复合粉)、工、工作粉作粉(选用用G103型型镍基基喷涂粉末涂粉末)等。等。该传动轴颈处的的预热、喷涂和涂和喷涂后加工都需把工件涂后加工都需把工件夹持在持在C61100车床上床上进行。行。 (2)表面表面预处理理 F用清用清洁棉棉纱擦擦净待修复待修复轴颈表面的油表面的油渍、污垢，垢，再用丙再用丙酮清洗，同清洗，同时检查待修复表面待修复表面应无裂无裂纹，用千分尺用千分尺测量，待修复量，待修复轴颈直径直

51、径实测为199.9mm。 图图7-11中国矿业大学机电学院(3)表面表面预热 F将零件装将零件装夹于于C61100车床上，另一端使用尾座床上，另一端使用尾座顶尖孔，并用中心架。用千分表找正。尖孔，并用中心架。用千分表找正。调整整车床床转速速为24r/min(保保证待待喷面面线速度速度约15m/min)，起，起动车床使工件低速旋床使工件低速旋转，使用，使用喷枪，用微碳化焰，用微碳化焰预热待待喷面，使其温度升高到面，使其温度升高到120。 (4)表面粗糙表面粗糙处理理 F将将车刀刀尖用丙刀刀尖用丙酮擦擦净，车去待去待喷面的表面疲面的表面疲劳层约0.2mm厚，然后，将待厚，然后，将待喷面面车出螺距出

52、螺距为0.6mm、螺、螺纹深度深度为0.3mm的螺的螺纹。车削前，刀削前，刀尖磨成半径尖磨成半径为0.5mm的的圆角。角。中国矿业大学机电学院 (5)喷结合粉合粉 F车床床转速保持速保持为24r/min，喷枪火焰火焰为中性焰，中性焰，用用喷枪将将Ni/Ae复合粉末复合粉末喷涂于涂于轴颈表面，表面，喷涂涂厚度厚度为0.1mm。要注意控制涂。要注意控制涂层厚薄均匀、覆厚薄均匀、覆盖盖严密。密。 (6)喷工作工作层粉粉 F将粉末更将粉末更换为G103型型镍基粉末，基粉末，继续用中性焰，用中性焰，车床床转速仍速仍为24r/min，进行行喷涂，直到涂，直到轴颈直直径达到径达到计算算值(即即201.3mm

53、)。图图7-11中国矿业大学机电学院图图7-11中国矿业大学机电学院 (7)冷却冷却 F喷涂后使涂后使轴继续在在车床上空床上空转，待冷却至，待冷却至50以以下下时，停，停车自然冷却。自然冷却。(8)喷涂后涂后车削削 F采用采用YG6型硬型硬质合金刀具，取切削参数：合金刀具，取切削参数：转速速为24r/min，背吃刀量，背吃刀量为0.15mm，进给量量为0.15mm。把把轴颈喷涂表面涂表面车削至削至图样尺寸，粗糙度尺寸，粗糙度为6.3m。(9)装配装配 F将将滚柱柱轴承在加承在加热炉中炉中缓慢加慢加热到到100左右装左右装入入轴颈处。图图7-11中国矿业大学机电学院二、喷焊技术二、喷焊技术喷焊是

54、指是指对经预热的自熔性合金粉末的自熔性合金粉末喷涂涂层再加再加热，使，使喷涂涂层颗粒熔化粒熔化(约10001300)，造渣上，造渣上浮到涂浮到涂层表面，生成的硼化物和硅化物弥散在涂表面，生成的硼化物和硅化物弥散在涂层中，使中，使颗粒粒间和基体表面和基体表面润湿达到良好粘接，湿达到良好粘接，最最终质地致密的金属地致密的金属结晶晶组织与基体形成与基体形成约0.050.10mm的冶金的冶金结合合层。喷焊层与基体与基体结合合强度度约为400MPa，它的耐磨、耐腐，它的耐磨、耐腐蚀、抗冲、抗冲击性性能都能都较好。好。这一加一加热过程称程称为重熔。重熔。 中国矿业大学机电学院1喷焊技术的适用范围喷焊技术的

55、适用范围由于由于喷焊时基体局部受基体局部受热温度高，会温度高，会产生生热变形，所形，所以适用于以适用于喷焊的工件金属材料大体上可分的工件金属材料大体上可分为以下几种以下几种类型：型：(1)无需特殊无需特殊处理就可理就可喷焊的材料的材料 F这类材料有材料有C0.25%的一般碳素的一般碳素结构构钢，锰、钼、钒总的的质量分数小于量分数小于3的的结构构钢，18-8型不型不锈钢和和镍不不锈钢，灰，灰铸铁、可、可锻铸铁和球墨和球墨铸铁，纯铁等。等。(2)需需预热250375，喷焊后要后要缓冷的材料冷的材料 F指指C0.4%的碳的碳钢，锰、钼、钒总的的质量分数大量分数大于于3的的结构构钢，Cr2%的的结构构

56、钢等。等。中国矿业大学机电学院(3)喷焊后需等温退火的材料后需等温退火的材料 F指指Cr11%的的马氏体不氏体不锈钢，C0.4%的的铬钼结构构钢等。等。(4)不适于不适于喷焊的材料的材料 F指比指比喷焊用合金粉末的熔点用合金粉末的熔点还要低的材料，例要低的材料，例如如铝、镁及其合金，以及某些及其合金，以及某些铜合金；合金； Cr18%的的马氏体高氏体高铬钢等。等。中国矿业大学机电学院 优点：与点：与喷涂涂层相比，相比，喷焊层组织致密，耐磨，致密，耐磨，耐腐耐腐蚀，与基体，与基体结合合强度高，可承受冲度高，可承受冲击载荷。荷。缺点：在用缺点：在用喷焊技技术修复大面修复大面积磨磨损或成批零件或成批

57、零件时，因合金粉末价格高，故，因合金粉末价格高，故应考考虑经济性。性。 中国矿业大学机电学院2喷焊用自熔性合金粉末用自熔性合金粉末 喷焊用自熔性合金粉末是以用自熔性合金粉末是以镍、钴、铁为基材基材的合金，其中添加适量硼和硅元素起到脱氧造渣的合金，其中添加适量硼和硅元素起到脱氧造渣焊接熔接熔剂的作用，同的作用，同时能降低合金熔点，适于氧能降低合金熔点，适于氧乙炔火焰乙炔火焰喷焊。 中国矿业大学机电学院3氧乙炔火焰喷焊技术氧乙炔火焰喷焊技术喷焊技技术过程与程与喷涂技涂技术过程基本相同。程基本相同。喷焊技技术是在是在喷涂后加有重熔工序，而且由于操作涂后加有重熔工序，而且由于操作顺序的不同，分序的不同

58、，分为一步一步法法喷焊和和二步法二步法喷焊。喷焊过程程还应注意以下事注意以下事项：1)如果工件表面有渗碳如果工件表面有渗碳层或渗氮或渗氮层，预处理理时必必须清除，清除，否否则喷焊过程会生成碳化硼或氮化硼，程会生成碳化硼或氮化硼，这两种化合物很硬、两种化合物很硬、很脆，易引起很脆，易引起翘皮，皮，导致致喷焊失失败。在在对工件工件预热时，一般碳，一般碳钢预热温度温度为200300，对耐耐热奥氏体奥氏体钢可可预热至至350400。预热时火焰采用中性或火焰采用中性或弱碳化焰，避免表面氧化。弱碳化焰，避免表面氧化。2)重熔后，重熔后，喷焊层厚度减小厚度减小25左右，在左右，在设计喷焊层厚度厚度时要考要考

59、虑。中国矿业大学机电学院一步法喷焊和二步法喷焊：一步法喷焊和二步法喷焊：(1)一步法一步法喷焊 一步法一步法喷焊就是指就是指喷粉和重熔同粉和重熔同时进行的操作方法。也就行的操作方法。也就是是说边喷粉粉边重熔，使用同一支重熔，使用同一支喷枪即可完成即可完成喷涂、涂、喷焊过程。程。 首先工件首先工件预热后后喷0.2mm左右的薄左右的薄层合金粉，以防止表合金粉，以防止表面氧化。接着面氧化。接着间歇按歇按动送粉开关送粉开关进行送粉，同行送粉，同时将将喷上去上去的合金粉重熔。根据熔融情况及的合金粉重熔。根据熔融情况及对喷焊层厚薄的要求，决厚薄的要求，决定火焰的移定火焰的移动速度。火焰向前移速度。火焰向前

60、移动的同的同时，再，再间歇送粉并歇送粉并重熔。重熔。这样，喷粉粉重熔重熔移移动，周期地，周期地进行，直到整个行，直到整个工件表面工件表面喷焊完成。完成。适用于小型零件或小面适用于小型零件或小面积喷焊。喷焊层厚度在厚度在2mm以内以内较合适。合适。中国矿业大学机电学院(2) 二步法二步法喷焊 二步法二步法喷焊就是就是喷粉和重熔分二步粉和重熔分二步进行。不一定行。不一定使用同一使用同一喷枪，甚至可以不使用同一，甚至可以不使用同一热源。源。 首先首先对工件工件进行大面行大面积或整体或整体预热，接着，接着喷预保保护层，之后，之后继续加加热至至500左右，再在整个表左右，再在整个表面多次均匀面多次均匀喷

61、粉，每一粉，每一层喷粉厚度不超粉厚度不超过0.2mm，多次薄，多次薄层喷粉有利于控制粉有利于控制喷层厚度及均匀性。厚度及均匀性。达到达到预计厚度后停止厚度后停止喷粉，然后开始重熔。粉，然后开始重熔。中国矿业大学机电学院第四节第四节 电镀修复技术电镀修复技术 电镀是指在含有欲是指在含有欲镀金属的金属的盐类液液中，以被液液中，以被镀基体金属基体金属为阴极，通阴极，通过电解作用，使解作用，使镀液中欲液中欲镀金属的阳离子在基体金属表面沉金属的阳离子在基体金属表面沉积，形成，形成镀层的一种表面加工技的一种表面加工技术。电镀技技术形成的金属形成的金属镀层可可补偿零件表面磨零件表面磨损和改善表面性能，它是最

62、常和改善表面性能，它是最常用的修复技用的修复技术。中国矿业大学机电学院一、电镀一、电镀1电镀的基本知的基本知识(1)电镀液液 电镀液是液是由主由主盐、络合合剂、附加、附加盐、缓冲冲剂、阳、阳极活化极活化剂、添加、添加剂等等组成。成。主主盐是指是指镀液中能在阴极上沉液中能在阴极上沉积出所要求出所要求镀层金金属的属的盐，它的作用是提供金属离子。，它的作用是提供金属离子。络合合剂，它的作用是能，它的作用是能络合主合主盐中的金属离子形中的金属离子形成成络合物。合物。附加附加盐是指是指电镀液中除主液中除主盐外的某些碱金属或碱外的某些碱金属或碱土金属土金属盐类，它的作用是提高，它的作用是提高电镀液的液的导

63、电能力。能力。中国矿业大学机电学院缓冲冲剂是指用来是指用来稳定溶液酸碱度的物定溶液酸碱度的物质，它一般，它一般是由弱酸和弱酸是由弱酸和弱酸盐或弱碱和弱碱或弱碱和弱碱盐组成，可使成，可使镀液在遇到碱或酸液在遇到碱或酸时，溶液的，溶液的pH值变化幅度化幅度较小。小。阳极活化阳极活化剂是指在是指在镀液中能促液中能促进阳极活化的物阳极活化的物质，它的作用是提高阳极开始它的作用是提高阳极开始钝化化时的的电流密度，从流密度，从而保而保证阳极阳极处于活化状于活化状态而能正常地溶解。而能正常地溶解。添加添加剂是指那些不会明是指那些不会明显改善改善镀层导电性，但能性，但能显著改著改变镀层性能的物性能的物质。中国

64、矿业大学机电学院 (2)电镀反反应 图7-12是是电镀装置示意装置示意图。图中被中被镀的零件的零件为阴阴极，与直流极，与直流电源的源的负极相极相连，金属阳极与直流，金属阳极与直流电源的正极源的正极连接，阳极与阴极均浸入接，阳极与阴极均浸入镀液中。液中。当在阴极与阳极当在阴极与阳极间施加一定施加一定电位位时，则在阴极在阴极发生如下反生如下反应：从：从镀液内部液内部扩散到散到电极和极和镀液界面液界面的金属离子的金属离子Mn+从阴极上从阴极上获得得n个个电子，被子，被还原成原成金属金属M，即，即 另一方面，在阳极界面上另一方面，在阳极界面上发生金属生金属M的溶解，的溶解，释放放n个个电子生成金属离子

65、子生成金属离子Mn+ 中国矿业大学机电学院图图7-12 电镀装置示意图电镀装置示意图中国矿业大学机电学院 (4)影响影响电镀质量的因素量的因素 包括包括镀液的成分液的成分以及以及电镀工工艺参数参数。 1)pH值。镀液中的液中的pH值可以影响可以影响氢的放的放电电位、位、碱性碱性夹杂物的沉淀、物的沉淀、络合物的合物的组成和平成和平稳、添加、添加剂的吸附程度等。最佳的的吸附程度等。最佳的pH值往往要通往往要通过试验来来决定。决定。 2)添加添加剂。镀液中的光亮液中的光亮剂、整平、整平剂、润湿湿剂等添加等添加剂能明能明显改善改善镀层组织。 3)电流密度流密度。任何。任何电镀液都必液都必须有一个能有一

66、个能产生生正常正常镀层的的电流密度范流密度范围，这个范个范围是由是由电镀液液的的组成、成、浓度、温度和度、温度和搅拌等因素决定的。拌等因素决定的。 中国矿业大学机电学院4)电流波形流波形。电流波形流波形对电镀质量的影响是通量的影响是通过阴极阴极电位和位和电流密度的流密度的变化来影响的。化来影响的。5)温度温度。温度升高使。温度升高使扩散加快，散加快，浓差极化、差极化、电化化学极化降低，使晶粒学极化降低，使晶粒变粗；但温度升高可以提高粗；但温度升高可以提高电流密度，从而提高生流密度，从而提高生产率。率。6)搅拌拌。搅拌可降低拌可降低电化学极化，使晶粒化学极化，使晶粒变粗，粗，但可提高但可提高电流

67、密度，从而提高生流密度，从而提高生产率。率。中国矿业大学机电学院2电镀前预处理和电镀后处理电镀前预处理和电镀后处理(1)电镀前前预处理理 预处理目的是理目的是为了使待了使待镀面呈面呈现干干净新新鲜的金属的金属表面，以便表面，以便获得高得高质量量镀层。首先通首先通过表面磨光、抛光等方法使表面粗糙度达表面磨光、抛光等方法使表面粗糙度达一定要求，再采用溶一定要求，再采用溶剂溶解或化学、溶解或化学、电化学方法化学方法使表面脱脂，接着用机械、酸洗以及使表面脱脂，接着用机械、酸洗以及电化学方法化学方法除除锈，最后把表面在弱酸中浸，最后把表面在弱酸中浸蚀一定一定时间进行行镀前活化前活化处理。理。中国矿业大学

68、机电学院(2)电镀后处理电镀后处理电镀后后处理包括理包括钝化化处理理和和除除氢处理理。钝化化处理理是指把已是指把已镀表面放入一定的溶液中表面放入一定的溶液中进行行化学化学处理，在理，在镀层上形成一上形成一层坚实致密的、致密的、稳定定性高的薄膜的表面性高的薄膜的表面处理方法。理方法。钝化化处理使理使镀层耐耐蚀性大大提高，并增加表面光性大大提高，并增加表面光泽和抗和抗污染能力。染能力。有些金属，例如有些金属，例如锌，在，在电沉沉积过程中，除自身沉程中，除自身沉积出来外，出来外，还会析出一部分会析出一部分氢，这部分部分氢渗入渗入镀层中，使中，使镀件件产生脆性甚至断裂，称生脆性甚至断裂，称为氢脆脆。为

69、了消除了消除氢脆，往往在脆，往往在电镀后，使后，使镀件在一定的温件在一定的温度下度下热处理数小理数小时，称，称为除除氢处理理。 中国矿业大学机电学院3电镀金属电镀金属设备维修中常用的有修中常用的有镀铬、镀镍、镀铁、镀铜及及其合金其合金等。等。(1)镀铬 在在钢铁材料或有色金属基体上可以材料或有色金属基体上可以镀铬。不不带底底镀层镀铬后直接使用，可作后直接使用，可作为抛光或珩磨抛光或珩磨精精饰后表面。后表面。 带底底镀层的的镀铬可用于修复可用于修复时补偿较厚的尺寸，厚的尺寸，一般底一般底层镀镍或或铜，磨光后再，磨光后再镀铬层，最，最终磨削。磨削。 中国矿业大学机电学院铬镀层的特点是：的特点是：F

70、1)耐磨耐磨损F2)耐腐耐腐蚀F3)与基体与基体结合合强度高度高缺点：缺点：F铬镀层不耐集中不耐集中载荷与冲荷与冲击，不宜承受，不宜承受较大的大的变形。形。(2)镀镍 维修零件修零件时表面表面镀镍厚度一般厚度一般为0.23mm，镍镀层的有些力学性能和耐的有些力学性能和耐氯化物腐化物腐蚀性能性能优于于铬镀层。用于用于维修修时补偿零件尺寸。零件尺寸。中国矿业大学机电学院 (3)镀铁 铁镀层的成分是的成分是纯铁，它具有良好的耐，它具有良好的耐蚀性和耐性和耐磨性，适宜磨性，适宜对磨磨损零件作尺寸零件作尺寸补偿。其特点有：。其特点有：F1)铁镀层的硬度高，最高可达的硬度高，最高可达500800HV。F2

71、)铁镀层与基体与基体结合合强度度较高，可达高，可达450MPa。F3)铁镀层表面呈网状，有表面呈网状，有较好好储油性能，加之油性能，加之硬度高，具有硬度高，具有优良的耐磨性。良的耐磨性。镀铁采用不采用不对称交称交-直流低温直流低温镀铁工工艺，沉，沉积效率效率高，成本低，高，成本低，应用广泛。用广泛。中国矿业大学机电学院(4)镀铜 铜镀层较软，富有延展性，富有延展性，导电和和导热性能好，性能好，对于水、于水、盐溶液和酸，在没有氧化条件下具有良好的耐溶液和酸，在没有氧化条件下具有良好的耐蚀性。常用性。常用于作于作铬镀层或或镍镀层的底的底层，热处理理时的屏蔽的屏蔽层，减磨，减磨层等。等。(5)电镀合

72、金合金 电镀时，在阴极上同，在阴极上同时沉沉积出两种或两种以上金属，形出两种或两种以上金属，形成成结构和性能符合要求的构和性能符合要求的镀层的工的工艺过程，称程，称为电镀合金。合金。通通过电镀合金可以制取高熔点和低熔点金属合金可以制取高熔点和低熔点金属组成的合金，成的合金，以及以及获得得许多多单金属金属镀层所不具所不具备的的优异性能。在待修零异性能。在待修零件表面上可件表面上可电镀铜-锡合金合金(青青铜)、铜-锌合金合金(黄黄铜)、铅-锡合金等，作合金等，作为补偿尺寸和耐磨尺寸和耐磨层用。用。中国矿业大学机电学院二、电刷镀二、电刷镀电刷刷镀是在被是在被镀零件表面局部快速零件表面局部快速电沉沉积

73、金属金属镀层的技的技术，其本，其本质是依靠一个与阳极接触的是依靠一个与阳极接触的垫或或刷提供刷提供电镀所需要的所需要的电解液的解液的电镀。所以所以电刷刷镀也称快速也称快速镀、无槽、无槽镀等。等。与槽与槽镀相比，相比，电刷刷镀具有具有设备简单、工、工艺简单、可可现场修复、修复、镀层种种类多、可多、可满足各种足各种维修性能修性能要求、沉要求、沉积速度快等速度快等优点。点。电刷刷镀主要用于修复磨主要用于修复磨损零件表面，并使表面具零件表面，并使表面具有更好的性能，例如耐磨性、有更好的性能，例如耐磨性、导电性、耐性、耐蚀性等。性等。电刷刷镀技技术在在许多工多工业部部门已得到广泛的已得到广泛的应用，用，

74、取得了很大的取得了很大的经济效益。效益。中国矿业大学机电学院1基本原理基本原理 电刷刷镀和槽和槽镀一一样，都是一种，都是一种电化学沉化学沉积过程，其基本程，其基本原理如原理如图3-6所示。将表面所示。将表面处理好的工件与刷理好的工件与刷镀电源的源的负极相极相连，作，作为电刷刷镀的阴极，将的阴极，将镀笔与笔与电源的正极相源的正极相连，作作为电刷刷镀的阳极。刷的阳极。刷镀时，用棉花和，用棉花和针织套包套的套包套的镀笔笔浸浸满电刷刷镀液，液，镀笔以一定的相笔以一定的相对运运动速度在被速度在被镀零件表零件表面上移面上移动，并保持适当的，并保持适当的压力。于是，在力。于是，在镀笔与被笔与被镀零件零件接触

75、的那些部分，接触的那些部分，电刷刷镀镀液中的金属离子在液中的金属离子在电场力的作力的作用下用下扩散到零件表面，在表面散到零件表面，在表面获得得电子被子被还原成金属原子，原成金属原子，这些金属原子沉些金属原子沉积结晶就形成了刷晶就形成了刷镀层。随着。随着镀笔在零件笔在零件表面不断移表面不断移动，镀层逐逐渐增厚，直至达到需要的厚度。增厚，直至达到需要的厚度。中国矿业大学机电学院中国矿业大学机电学院2电刷镀设备电刷镀设备电刷刷镀设备由由电刷刷镀电源、源、镀笔和笔和辅助装置助装置组成。成。(1)电刷刷镀电源源 电刷刷镀电源是源是电刷刷镀的主要的主要设备，它，它应能能满足：足：输出直出直流流电压可无可无

76、级调节、平、平稳直流直流输出，出，输出极性能出极性能变换，能，能监控控镀层厚度，有厚度，有过电流保流保护功能等要求。同功能等要求。同时还应体体积小、重量小、重量轻、操作、操作简单、易于、易于维修。修。 电刷刷镀电源由整流源由整流电路、极性路、极性转换装置、装置、过载保保护电路路及安培小及安培小时计(或或镀层厚度厚度计)等几部分等几部分组成。成。 中国矿业大学机电学院 (2)镀笔笔 镀笔是笔是电刷刷镀的重要工具，主要由阳极、的重要工具，主要由阳极、绝缘手手柄和散柄和散热装置装置组成，如成，如图3 - 7所示。可根据所示。可根据电刷刷镀的零件大小和形状不同的零件大小和形状不同选用不同用不同类型的型

77、的镀笔。笔。 中国矿业大学机电学院图3-8 各种不同形状的阳极各种不同形状的阳极a)圆柱形柱形 b)平板形平板形 c)瓦片形瓦片形 d)圆饼形形 e)半半圆形形 f)板条形板条形中国矿业大学机电学院(3)辅助装置辅助装置1)卧式卧式车床。它用来床。它用来夹持被持被镀工件并使其按一定工件并使其按一定转速旋速旋转，保，保证镀笔与笔与镀件的相件的相对运运动，以，以获得得均匀的均匀的镀层。2)供液、集液装置。供液、集液装置。电刷刷镀时，根据被，根据被镀零件的零件的大小，可以采用不同的方式大小，可以采用不同的方式给镀笔供液，例如蘸笔供液，例如蘸取式、取式、浇淋式和淋式和泵液式。无液式。无论哪种方式供液，

78、关哪种方式供液，关键都是都是应连续供液，以保供液，以保证金属离子的金属离子的电沉沉积能能正常正常进行。流淌下来的溶液一般使用塑料桶、塑行。流淌下来的溶液一般使用塑料桶、塑料料盘等容器收集，以供循等容器收集，以供循环使用。使用。中国矿业大学机电学院3电刷镀溶液电刷镀溶液电刷刷镀溶液是溶液是电刷刷镀技技术的关的关键部分。根据其作用可分部分。根据其作用可分为四大四大类：预处理溶液、理溶液、镀液、液、钝化液化液和和退退镀液液。(1)预处理溶液理溶液 预处理溶液的作用是除去待理溶液的作用是除去待镀件表面油件表面油污和氧化膜，和氧化膜，净化化和活化需和活化需电刷刷镀的表面，保的表面，保证电刷刷镀时金属离子

79、金属离子电化学化学还原原顺利利进行，行，获得得结合牢固的刷合牢固的刷镀层。预处理溶液有理溶液有电净液和活化液。液和活化液。电净液液为碱性，其主要成分是一些具有皂化能力碱性，其主要成分是一些具有皂化能力(如如NaOH)和乳化能力和乳化能力(如如Na3PO4)的化学物的化学物质，它，它们用来化用来化学脱脂。学脱脂。活化液均活化液均为酸性，主要成分酸性，主要成分为常用的无机酸，也有一些是常用的无机酸，也有一些是有机酸。有机酸。中国矿业大学机电学院(2)镀液液电刷刷镀时使用的金属使用的金属镀液很多，根据液很多，根据获得得镀层的化学成分的化学成分可分可分为三三类：单金属金属镀液、合金液、合金镀液和复合金

80、属液和复合金属镀液。液。镀液的主要成分是各液的主要成分是各类金属金属盐(主主盐)，此外，溶液中，此外，溶液中还加入加入某些其它特定某些其它特定盐类和若干添加和若干添加剂，它，它们分分别起以下作用：起以下作用：提高溶液的提高溶液的导电性、性、稳定溶液的定溶液的pH值，与主，与主盐形成形成络合合物、改善物、改善镀层的光亮度以及增的光亮度以及增强溶液溶液对金属表面的金属表面的润湿能湿能力等。力等。电刷刷镀溶液在工作溶液在工作过程中性能程中性能稳定，中途不需定，中途不需调整成分，整成分，可以循可以循环使用。它无毒、不燃、腐使用。它无毒、不燃、腐蚀性小。表性小。表3-6列出了列出了机械机械维修中常用的刷

81、修中常用的刷镀溶液的溶液的组成、成、电刷刷镀工工艺参数、性参数、性能与主要用途，可供使用能与主要用途，可供使用时参考参考 中国矿业大学机电学院 (3)钝化液和退化液和退镀液液1)钝化液化液 它是指用在它是指用在铝、锌、镉等金属表面，生等金属表面，生成能提高表面耐成能提高表面耐蚀性的性的钝态氧化膜的溶液。氧化膜的溶液。2)退退镀液液 它是指用于退除它是指用于退除镀件不合格件不合格镀层或多余或多余镀层的溶液，退的溶液，退镀时一般是采用一般是采用电化学方法，在化学方法，在镀件接正极情况下操作。使用退件接正极情况下操作。使用退镀液液时应注意退注意退镀液液对基体的腐基体的腐蚀问题。 中国矿业大学机电学院

82、4电刷镀工艺过程电刷镀工艺过程电刷刷镀工工艺过程主要包括程主要包括镀前前预处理、刷理、刷镀层的的选择和和设计、镀件刷件刷镀和和镀后后处理等。理等。(1)镀前前预处理理 F它包括它包括镀件表面整修、表面清理、表面的件表面整修、表面清理、表面的电净处理和活化理和活化处理。理。 1)表面整修表面整修 2)表面清理表面清理 3)表面表面电净处理理 4)表面活化表面活化处理理中国矿业大学机电学院 (2)刷刷镀层的的选择和和设计1)过渡渡镀层。它位于它位于镀件基体金属和工作件基体金属和工作镀层之之间，是被直接刷，是被直接刷镀在在经过活化活化处理后的基体金属上。它是一种具有特定功能、起理后的基体金属上。它是

83、一种具有特定功能、起特殊作用的特殊作用的镀层，称之，称之为过渡渡镀层，也叫底，也叫底镀层。它的特。它的特定功能是：定功能是：F改善基体金属的可改善基体金属的可镀性。性。F提高工作提高工作镀层的的稳定性。定性。常用的常用的过渡渡镀层有以下几种：有以下几种：特殊特殊镍溶液。用于一般金属、特溶液。用于一般金属、特别是是钢、不、不锈钢、铬、铜、镍等材料上作底等材料上作底层。碱碱铜溶液。常用在溶液。常用在铸钢、铸铁、锡、铝等材料上作底等材料上作底层。中国矿业大学机电学院2)工作镀层工作镀层它作它作为镀件的工作表面，直接承受工作件的工作表面，直接承受工作载荷、运荷、运动速度、温度等工况。速度、温度等工况。

84、选择工作工作镀层时应考考虑以以下要求：下要求：F与基体金属或与基体金属或过渡渡层金属有良好的金属有良好的结合性能；合性能；F能能满足工况要求；足工况要求；F在在满足以上要求的前提下，工作足以上要求的前提下，工作镀层的刷的刷镀液沉液沉积速率要高，而且速率要高，而且经济。中国矿业大学机电学院3)镀层设计。在在设计镀层时，要注意控制同一种，要注意控制同一种镀层一次一次连续刷刷镀的厚度。因的厚度。因为随着随着镀层厚度的增加，厚度的增加，镀层内内残余残余应力也随之增大，同种力也随之增大，同种镀层厚度厚度过大可能使大可能使镀层产生裂生裂纹或剥离。因此，同一或剥离。因此，同一镀层一次一次连续刷刷镀存在一个存

85、在一个“安全厚度安全厚度”限制，即指限制，即指这时所允所允许的的镀层最大厚度最大厚度值。中国矿业大学机电学院(3)镀件刷件刷镀 镀件刷件刷镀表面表面经预处理后，理后，应及及时进行刷行刷镀。首先刷。首先刷镀过渡渡层，例如在，例如在钢、不、不锈钢等材等材质镀件上用特殊件上用特殊镍作作过渡渡层，厚度在，厚度在2m左左右。先不通右。先不通电流，用沾流，用沾满特殊特殊镍溶液的溶液的镀笔在待笔在待镀表面上擦拭，表面上擦拭，时间约35s。然后在。然后在较高工作高工作电压下刷下刷镀3 5s，随后，随后转入正常入正常规范刷范刷镀(见表表3-6)。刷刷镀好好过渡渡层后，把残存的后，把残存的镀液用清水冲洗干液用清水

86、冲洗干净。 最后最后选用工作用工作层镀液，按工液，按工艺规范刷范刷镀至所需至所需厚度厚度(见表表3-6)。若厚度超。若厚度超过安全厚度，可安全厚度，可进行行组合合镀层设计，但要保，但要保证组合合镀层的最外一的最外一层必必须是所是所选用的工作用的工作镀层。 中国矿业大学机电学院(4)镀后后处理理 刷刷镀完完毕要立即要立即进行行镀后后处理。清理。清洗干洗干净镀件表面并干燥后，用肉眼件表面并干燥后，用肉眼检查镀层色色泽，有无起皮、脱有无起皮、脱层等缺陷，等缺陷，测量量镀层厚度。若厚度。若镀件件不再加工，需抛光、涂油等。不再加工，需抛光、涂油等。中国矿业大学机电学院5刷镀层的主要性能刷镀层的主要性能

87、(1)刷刷镀层与基体金属的与基体金属的结合性能合性能 根据根据试验测定，刷定，刷镀镍镀层与低碳与低碳钢基体的基体的结合合强度度为235 294MPa(剥离剥离试验)；刷；刷镀铁镀层与低与低碳碳钢基体的基体的结合合强度度为85.3MPa(拨销法法)；刷；刷镀铁合金合金镀层与低碳与低碳钢基体的基体的结合合强度度为74MPa(拨销法法)。其它各种刷。其它各种刷镀层与基体金属均可与基体金属均可获得得满足要足要求的求的结合性能。合性能。 (2)刷刷镀层的硬度的硬度 刷刷镀层具有具有较高的硬度，其硬度高的硬度，其硬度值取决于取决于镀液种液种类、电刷刷镀工工艺规范等因素。范等因素。 中国矿业大学机电学院 (

88、3)刷刷镀层的残余内的残余内应力力 刷刷镀层通常都有残余内通常都有残余内应力，它的大小与力，它的大小与镀层结构、厚度、构、厚度、镀液种液种类、镀液温度等有关。由于内液温度等有关。由于内应力的性力的性质和数和数值与与镀层厚度有关，故厚度有关，故给出的内出的内应力数力数值都是指在某种都是指在某种厚度下厚度下测定的。表定的。表3-9给出低出低应力力镍刷刷镀层在在镀液液不同温度下的内不同温度下的内应力力值。 (4)刷刷镀层的耐磨性的耐磨性 用特殊用特殊镍、快速、快速镍、镍-钨合合金三种刷金三种刷镀层和和经淬火的淬火的45钢在在MHK一一500型型环块式式试验机上作磨机上作磨损试验，结果表明，三种刷果表

89、明，三种刷镀层的耐磨性都比的耐磨性都比经淬火的淬火的45钢高。高。 中国矿业大学机电学院6电刷镀技术的应用实例电刷镀技术的应用实例电刷刷镀技技术的的设备、工、工艺简单，可，可现场修复，修复，对被刷被刷镀件的材件的材质和几何形状的适和几何形状的适应性性较广，所以广，所以获得广泛得广泛应用。但是它不适用于大面用。但是它不适用于大面积、厚、厚镀层的刷的刷镀；不适用于修复承受高接触；不适用于修复承受高接触应力的零件表力的零件表面，如面，如滚动轴承的承的滚道或者道或者齿轮轮齿的工作面。的工作面。下面下面为一一电刷刷镀技技术修复修复实例，如例，如图3-10所示。所示。修复一修复一传动轴，材料是，材料是45

90、钢，其滑，其滑动配合配合轴颈1l0f8处磨磨损，并有，并有轻度研度研伤。中国矿业大学机电学院中国矿业大学机电学院用用电刷刷镀技技术修复，修复工修复，修复工艺过程是：程是：(1)修整基体表面修整基体表面 在在1l0f8处分分别实测，尺寸，尺寸为109.90mm 和和109.88mm，用磨床修去研，用磨床修去研伤，修至修至109.80mm和和109.78mm。用有机溶。用有机溶剂清洗。清洗。(2)装装夹 将工件装将工件装夹在在车床上。床上。(3)电净处理理 用用1号号电净液液电净，工件接，工件接负极，工极，工件件转速速约34r/min，电压12V，时间530s。电净完，完，不停不停车清水冲洗。清水

91、冲洗。中国矿业大学机电学院(4)活化活化处理理 一次活化用一次活化用2号活化液，工件接正极，号活化液，工件接正极，转速不速不变，电压14V，时间1060s，直至表面，直至表面发黑后用清水冲洗。黑后用清水冲洗。接着二次活化，用接着二次活化，用3号活化液，工件接正极，号活化液，工件接正极，转速不速不变，电压15V，时间3090s，直至表面，直至表面银白色后用清水白色后用清水彻底冲底冲洗。洗。(5)刷刷过渡渡层 选用特殊用特殊镍溶液。先不通溶液。先不通电，镀笔涂刷表面笔涂刷表面15s。接着通。接着通电，工件接，工件接负极，极，电压由小加大到由小加大到12V，转速速为24r/min，刷，刷过渡渡层2-

92、5mm。最后清水冲洗。最后清水冲洗。(6)刷尺寸刷尺寸层 选用快速用快速镍溶液。工件接溶液。工件接负极，极，电压14V，转速速为24r/min，镀厚到厚到109.97mm左右。清水冲洗。左右。清水冲洗。(7)刷工作刷工作层 选用用镍-钨合金合金镀液。工件接液。工件接负极，极，电压12V，转速速为24r/min，镀层厚度厚度约0.03mm。清水冲洗。清水冲洗。(8)涂防涂防锈剂 测量，若符合尺寸精度要求后，再清水冲洗，量，若符合尺寸精度要求后，再清水冲洗，涂防涂防锈剂。中国矿业大学机电学院第五节第五节 粘接与表面粘涂修复技术粘接与表面粘涂修复技术一、粘接修复技一、粘接修复技术凡是能把各种材料凡是

93、能把各种材料紧密粘合在一起的物密粘合在一起的物质，称，称为胶粘胶粘剂。采用胶粘采用胶粘剂来来进行行连接达到修复的目的的技接达到修复的目的的技术就是粘接修复就是粘接修复技技术。粘接修复技粘接修复技术可部分代替可部分代替焊接、接、铆接、接、过盈盈连接和螺栓接和螺栓联接，接，将各种金属和非金属零件牢固地将各种金属和非金属零件牢固地连接起来，可达到接起来，可达到较高高强度要求。度要求。特点：粘接修复技特点：粘接修复技术工工艺、设备简单，操作方便，成本低廉，操作方便，成本低廉，粘接粘接层密封防腐性能好，耐疲密封防腐性能好，耐疲劳强度高，因此得到广泛度高，因此得到广泛应用。用。缺点：粘接缺点：粘接层抗剥离

94、抗剥离强度、不均匀扯离度、不均匀扯离强度和抗冲度和抗冲击强度度较低，胶粘低，胶粘剂耐耐热性不高、耐老化性能差等限制了它的性不高、耐老化性能差等限制了它的应用。用。中国矿业大学机电学院1粘接的基本原理粘接的基本原理胶粘胶粘剂之所以能牢固粘接两个相同或不同材料，是由于它之所以能牢固粘接两个相同或不同材料，是由于它们之之间必必须形成粘接力。但形成粘接力。但是，粘接是个复是，粘接是个复杂的的过程，它包括表面浸程，它包括表面浸润、胶粘、胶粘剂分子向被粘物表面移分子向被粘物表面移动、扩散和散和渗透、胶粘渗透、胶粘剂与被粘物形成物理和机械与被粘物形成物理和机械结合等合等问题，所以，人，所以，人们通通过长期的

95、研究，提期的研究，提出不少理出不少理论来解来解释粘接原理。粘接原理。目前有如下几种目前有如下几种较公公认的理的理论。(1)机械理机械理论 (2)吸附理吸附理论 该理理论认为粘接是在表面上粘接是在表面上产生生类似吸附似吸附现象的象的过程。胶粘程。胶粘剂中的有机大中的有机大分子通分子通过链段与分子段与分子链的运的运动逐逐渐向被粘物表面迁移，极性基向被粘物表面迁移，极性基团靠近，当距离小于靠近，当距离小于0.5nm时，能，能够相互吸引，相互吸引，产生分子生分子间力和力和氢键形成粘接。形成粘接。 分子分子间作用力是粘接力的最主要来源，它广泛存在于粘接体系中。作用力是粘接力的最主要来源，它广泛存在于粘接

96、体系中。 (3)扩散理散理论 该理理论认为分子或分子或链段的段的热运运动(微布朗运微布朗运动)产生了胶粘生了胶粘剂和被粘物分和被粘物分子之子之间的相互的相互扩散，由于散，由于扩散，胶粘散，胶粘剂和被粘物中和被粘物中间的界面逐的界面逐渐消失，相互消失，相互“交交织”而牢固地而牢固地结合。合。 扩散理散理论在解在解释聚合物的自粘作用方面已得到公聚合物的自粘作用方面已得到公认，但，但对不同聚合物之不同聚合物之间的粘接，的粘接，是否存在穿越界面的是否存在穿越界面的扩散作用，目前尚在争散作用，目前尚在争议阶段。段。 (4)化学化学键理理论 该理理论认为胶粘胶粘剂与被粘物表面与被粘物表面产生化学反生化学反

97、应而在界面上形成化学而在界面上形成化学键结合，因合，因为化学化学键力比分子力比分子间力要大力要大12个数量个数量级，所以能，所以能获得高得高强度的牢固粘接。度的牢固粘接。 (5)静静电理理论 该理理论认为胶粘胶粘剂和被粘物之和被粘物之间存在双存在双电层，由于静，由于静电的相互吸引而的相互吸引而产生粘接力。生粘接力。中国矿业大学机电学院2胶粘剂胶粘剂 (1)胶粘胶粘剂的分的分类 胶粘胶粘剂品种繁多，常品种繁多，常见的分的分类有如下几种：有如下几种：1)按照胶粘按照胶粘剂的基本成分性的基本成分性质分分类。这种分种分类比比较常用，常用，见表表3-102)按照固化按照固化过程的程的变化分化分类。按照固

98、化。按照固化过程的程的变化不同可分化不同可分为反反应型、溶型、溶剂型、型、热熔型、熔型、压敏型敏型等胶粘等胶粘剂。3)按照胶粘按照胶粘剂的用途分的用途分类。按照胶粘。按照胶粘剂的用途，的用途，可分可分为结构胶、非构胶、非结构胶、特种胶三大构胶、特种胶三大类。中国矿业大学机电学院表表3-10 胶粘剂的分类胶粘剂的分类 中国矿业大学机电学院(2)胶粘剂的组成胶粘剂的组成天然胶粘天然胶粘剂的的组成比成比较简单，多，多为单一一组分；无机胶粘分；无机胶粘剂主要是由磷主要是由磷酸酸盐、硫酸、硫酸盐、硅酸、硅酸盐、硼酸、硼酸盐、氧化、氧化锌、氧化、氧化镁等配制而成，具有等配制而成，具有独特的耐高温性能。独特

99、的耐高温性能。有机合成胶粘有机合成胶粘剂则较为复复杂，它由多种，它由多种组分配制而成，以分配制而成，以获得得优良的良的综合性能。它通常由具有粘性和合性能。它通常由具有粘性和弹性体的改性天然高分子化合物或合性体的改性天然高分子化合物或合成高分子化合物成高分子化合物为基料，加入基料，加入诸如固化如固化剂、填料、增、填料、增韧剂、稀、稀释剂等等组成一种混合物成一种混合物质，这些添加的些添加的组成是否需要加入，主要取决于胶粘成是否需要加入，主要取决于胶粘剂的性能要求。的性能要求。1)基料基料2)固化固化剂3)填料填料4)增增韧剂5)稀稀释剂中国矿业大学机电学院(3)胶粘剂的选择胶粘剂的选择1)熟悉胶粘

100、熟悉胶粘剂的性能的性能F选用胶粘用胶粘剂，其性能是重要根据。只有熟悉胶，其性能是重要根据。只有熟悉胶粘粘剂的性能，才能很好地的性能，才能很好地选用。用。 2)清楚被粘物的性清楚被粘物的性质F必必须根据被粘物的具体特性去根据被粘物的具体特性去选择合适的胶粘合适的胶粘剂。 3)明确粘接的用途和目的明确粘接的用途和目的F粘接具有多种用途，可粘接具有多种用途，可实现多重目的，包括多重目的，包括连接、接、紧固、密封、耐油等。任何一种胶粘固、密封、耐油等。任何一种胶粘剂的的使用都会同使用都会同时达到几个目的，达到几个目的，应以其中之一以其中之一为主去主去选中国矿业大学机电学院 4)注意胶粘注意胶粘剂使用使

101、用时工作条件工作条件 温度温度胶粘胶粘剂的性能与温度关系密切。一般胶粘的性能与温度关系密切。一般胶粘剂随着温度升高，随着温度升高，粘接粘接强度会降低；温度低，易度会降低；温度低，易发生脆裂。生脆裂。 湿度湿度湿气和水分湿气和水分对粘接界面的粘接界面的稳定很不利。粘接件在使用中定很不利。粘接件在使用中难免要接触空气和水分。免要接触空气和水分。在湿度大或潮湿在湿度大或潮湿环境下不宜境下不宜选用用厌氧胶、氧胶、环氧氧-尼尼龙胶、胶、环氧氧-聚聚酰胺胶、胺胶、-氰基丙基丙烯酸酸酯胶、胶、环氧氧-聚聚砜胶等，而胶等，而宜宜选用酚用酚醛-丁丁腈胶、酚胶、酚醛-聚硫胶、聚硫胶、氯丁丁-酚酚醛胶等。最好胶等。

102、最好高温固化，减小或防止湿气和水分的影响。高温固化，减小或防止湿气和水分的影响。 化学介化学介质中国矿业大学机电学院5)考考虑工工艺实施的可能施的可能6)尽量兼尽量兼顾经济性性中国矿业大学机电学院3粘接工艺粘接工艺 要得到性能要得到性能优良的粘接接良的粘接接头，应合理合理选择胶粘胶粘剂，采用，采用适当的接适当的接头设计(尽可能尽可能设计使胶使胶层承受切承受切应力，避免承力，避免承受剥离受剥离应力或不均匀扯离力或不均匀扯离应力，尽可能增加粘接面力，尽可能增加粘接面积)。此外，采用正确合理的粘接工此外，采用正确合理的粘接工艺十分重要。十分重要。 (1)确定粘接部位确定粘接部位 对粘接部位的情况，例

103、如材料、表面粘接部位的情况，例如材料、表面状状态、清、清洁程度及程度及损伤程度、粘接位置等，要程度、粘接位置等，要认真真观察与察与检查，为施行具体的粘接工施行具体的粘接工艺作准作准备。 (2)被粘物表面被粘物表面预处理理 粘接接粘接接头的的连接主要是表面吸附接主要是表面吸附作用作用(分子分子间作用力作用力)，因此，被粘物的表面，因此，被粘物的表面处理是决定粘理是决定粘接接接接头的的强度和耐久性的主要因素之一。度和耐久性的主要因素之一。中国矿业大学机电学院表面表面预处理的作用主要有：除去表面理的作用主要有：除去表面污物及疏松物及疏松层，增加，增加表面表面积，提高表面能。表面，提高表面能。表面处理

104、的方法有：理的方法有： 1)溶溶剂、碱液和超声波脱脂。、碱液和超声波脱脂。F溶溶剂脱脂法是指用有机溶脱脂法是指用有机溶剂除去表面油脂的方法。常除去表面油脂的方法。常温下使用的丙温下使用的丙酮、甲乙、甲乙酮、汽油、甲苯等都是、汽油、甲苯等都是优良的良的有机溶有机溶剂，但是易燃，使用，但是易燃，使用时应注意通注意通风。 F碱液脱脂方法是指用碱液脱脂。它是一种价廉而有效碱液脱脂方法是指用碱液脱脂。它是一种价廉而有效的方法，在工的方法，在工业上使用普遍。但是，上使用普遍。但是，这种方法种方法对清洗清洗矿物油的效果很差。物油的效果很差。F超声波脱脂方法是用超声波脱脂。在复超声波脱脂方法是用超声波脱脂。在

105、复杂结构部件的构部件的细缝、低坑等死角、低坑等死角处的的杂质很很难用溶用溶剂清理，可以采清理，可以采用用这种脱脂方法。种脱脂方法。中国矿业大学机电学院 2)机械加工、打磨和机械加工、打磨和喷砂。砂。F机械加工可以去除表面上的机械加工可以去除表面上的污染物并得到一定的表面染物并得到一定的表面粗糙度。粗糙度。F用砂用砂纸、钢丝刷等手工方法打磨表面刷等手工方法打磨表面时，操作，操作简便，便，但操作的均匀性但操作的均匀性较差，因此常在要求不差，因此常在要求不严的地方使用；的地方使用；F喷砂砂对于清除表面上的于清除表面上的锈斑、脱模斑、脱模剂等等污物很有效。物很有效。3)化学腐化学腐蚀法。法。4)涂底胶

106、法。涂底胶法。F在已在已经处理好的表面上，立即涂一理好的表面上，立即涂一层很薄的底胶，可很薄的底胶，可以有效地防止金属表面被以有效地防止金属表面被污染或被腐染或被腐蚀，而且，而且还能改能改善粘接性能。善粘接性能。中国矿业大学机电学院 (3)配胶配胶 F表面表面处理之后理之后进行行调胶配胶。胶配胶。(4)涂胶涂胶 F涂胶就是用适当的方法和工具将胶粘涂胶就是用适当的方法和工具将胶粘剂涂布在被粘物涂布在被粘物表面。表面。(5)晾置晾置 F溶溶剂型胶粘型胶粘剂涂胶后晾置，其目的是使溶涂胶后晾置，其目的是使溶剂挥发，粘，粘度增大，促度增大，促进固化。固化。(6)粘合粘合 F粘合是将涂胶后或适当晾置的已粘

107、表面叠合在一起的粘合是将涂胶后或适当晾置的已粘表面叠合在一起的过程。程。(7)固化固化 F固化是使胶粘固化是使胶粘剂通通过溶溶剂挥发、熔体冷却、乳液凝聚、熔体冷却、乳液凝聚的物理作用或交的物理作用或交联、接枝、接枝、缩聚、加聚的化学作用聚、加聚的化学作用变为固体并具有一定固体并具有一定强度的度的过程。程。中国矿业大学机电学院(8)胶胶层检验 F目前目前简单的的检验方法主要有目方法主要有目测法、敲法、敲击法、法、溶溶剂法、水法、水压或油或油压试压法等。法等。F近年来一些先近年来一些先进技技术方法如超声波法、方法如超声波法、X射射线法、声阻法、激光法等也法、声阻法、激光法等也应用于胶用于胶层的的质

108、量量检验。(9)修整或后加工修整或后加工 F对于于检验合格的粘接件，合格的粘接件，为满足装配要求需修足装配要求需修整，刮掉多余的胶，将粘接表面修整得光滑平整，刮掉多余的胶，将粘接表面修整得光滑平整。整。中国矿业大学机电学院二、表面粘涂修复技术二、表面粘涂修复技术表面粘涂修复技表面粘涂修复技术是指以高分子聚合物与特殊填是指以高分子聚合物与特殊填料料(如石墨、二硫化如石墨、二硫化钼、金属粉末、陶瓷粉末和、金属粉末、陶瓷粉末和纤维)组成的复合材料胶粘成的复合材料胶粘剂涂敷于零件表面，涂敷于零件表面，赋予予零件某种特殊功能零件某种特殊功能(如耐磨、耐腐如耐磨、耐腐蚀、绝缘、导电、保温、防保温、防辐射等

109、射等)的一种表面的一种表面强化和修复的技化和修复的技术。粘接主要是通粘接主要是通过胶粘胶粘剂实现各种零件的各种零件的连接，表接，表面粘涂面粘涂则是指通是指通过特种胶粘特种胶粘剂在零件表面形成功在零件表面形成功能涂能涂层。中国矿业大学机电学院 2粘涂粘涂层 (1)粘涂粘涂层的分的分类 1)按化学成分分按化学成分分类。按基料分，粘涂。按基料分，粘涂层可分可分为无机涂无机涂层和有机涂和有机涂层。有机涂。有机涂层又可分又可分为树脂型、橡胶型、复合型脂型、橡胶型、复合型三大三大类。 若按填料分，粘涂若按填料分，粘涂层可分可分为金属修金属修补层、陶瓷修、陶瓷修补层、陶瓷金属修陶瓷金属修补层三大三大类。 2

110、)按用途分按用途分类。按用途分。按用途分类分分为填填补涂涂层、密封堵漏涂、密封堵漏涂层、耐磨涂、耐磨涂层、耐腐、耐腐蚀涂涂层、导电涂涂层、耐高、耐高(低低)温涂温涂层等。等。 3)按按应用状用状态分分类。按。按应用状用状态分分类分分为一般修一般修补涂涂层和和紧急修急修补涂涂层。 中国矿业大学机电学院(2)粘涂粘涂层的的组成成1)基料。基料。F基料也称粘料，它的作用是把粘涂基料也称粘料，它的作用是把粘涂层中的各种材料包容中的各种材料包容并牢固地粘着在基体表面形成涂并牢固地粘着在基体表面形成涂层。2)固化固化剂。F它的作用是与基料它的作用是与基料产生化学反生化学反应，形成网状立体聚合物，形成网状立

111、体聚合物，把填料包把填料包络在网状体中，形成三向交在网状体中，形成三向交联结构。构。 3)特殊填料。特殊填料。F粘涂粘涂层填料包括一种或多种具有一定大小的粉末或填料包括一种或多种具有一定大小的粉末或纤维，如金属粉末、氧化物、碳化物、氮化物、石墨、二硫化如金属粉末、氧化物、碳化物、氮化物、石墨、二硫化钼、聚四氟乙、聚四氟乙烯等，可根据不同粘涂等，可根据不同粘涂层的功能的功能选择不同不同的填料。的填料。4)辅助材料。助材料。F它的作用是改善粘涂它的作用是改善粘涂层性能如性能如韧性、抗老化性等，以及性、抗老化性等，以及降低胶粘降低胶粘剂的粘度、提高涂敷的粘度、提高涂敷质量等。它包括增量等。它包括增韧

112、剂、增塑增塑剂、固化促、固化促进剂、消泡、消泡剂、抗老、抗老剂、偶、偶联剂等。等。中国矿业大学机电学院(3)粘涂层的主要性能粘涂层的主要性能1)粘着粘着强度度F粘着粘着强度指粘涂度指粘涂层与被粘物基体的与被粘物基体的结合合强度，度，它与粘涂它与粘涂层材料性能、涂工材料性能、涂工艺、基体的材、基体的材质、表面粗糙度和清表面粗糙度和清洁度等有关。度等有关。2)耐磨性耐磨性F粘涂粘涂层的耐磨性要求包括两个方面：首先是要的耐磨性要求包括两个方面：首先是要求粘涂求粘涂层应保保护配配对表面不被磨表面不被磨损，其次要求，其次要求粘涂粘涂层本身要具有尽可能高的耐磨性。粘涂本身要具有尽可能高的耐磨性。粘涂层的耐

113、磨性主要取决于填料性的耐磨性主要取决于填料性质。中国矿业大学机电学院3)摩擦特性摩擦特性F摩擦特性是指粘涂摩擦特性是指粘涂层与基体金属之与基体金属之间的摩擦系的摩擦系数随运数随运动速度改速度改变而而变化的特性。化的特性。4)耐耐蚀性性F耐耐蚀性是指粘涂性是指粘涂层抵抗化学抵抗化学变化的能力，它包化的能力，它包括耐介括耐介质腐腐蚀性和耐溶性和耐溶剂性。性。5)绝缘性和性和导电性性F一般粘涂一般粘涂层都不都不导电，绝缘性极好。性极好。绝缘性最性最好的是陶瓷修好的是陶瓷修补涂涂层。中国矿业大学机电学院6)抗抗压强度度F抗抗压强度是指粘涂度是指粘涂层固化后，固化后，为保保证粘涂粘涂层在外来在外来压力的

114、作用下不会力的作用下不会产生塑性生塑性变形，粘涂形，粘涂层所跑承受的最所跑承受的最大大压力。力。7)硬度硬度F硬度硬度说明粘涂明粘涂层抵抗其它抵抗其它较硬物体硬物体压入的性能。入的性能。8)冲冲击强度度F冲冲击强度是指粘涂度是指粘涂层抵抗冲抵抗冲击能所消耗的功。能所消耗的功。9)耐温性耐温性耐温性是指粘涂耐温性是指粘涂层耐高温和低温的能力。耐高温和低温的能力。中国矿业大学机电学院3粘涂层涂敷工艺粘涂层涂敷工艺粘涂粘涂层涂敷工涂敷工艺一般一般归纳为以下几个步以下几个步骤：(1)表面表面预处理理 F表面表面预处理包括初清洗、理包括初清洗、预加工、最后清洗及活化加工、最后清洗及活化处理。理。(2)配

115、胶配胶 F粘涂粘涂层材料必材料必须严格按所格按所规定的配合比称取并充分混定的配合比称取并充分混合。合。(3)涂敷涂敷 F涂敷的具体施工方法有刮涂法、刷涂涂敷的具体施工方法有刮涂法、刷涂压印法、模具成印法、模具成形法。形法。(4)固化固化 F涂涂层在在规定的固化条件下固化。定的固化条件下固化。(5)修整、清理或后加工修整、清理或后加工 中国矿业大学机电学院三、表面粘涂修复技术的应用三、表面粘涂修复技术的应用1)难于或无法于或无法焊接的材料制成的零件，如接的材料制成的零件，如铸铁、铸铝、铝合金、塑料等，用表面粘涂修复技合金、塑料等，用表面粘涂修复技术修复效果很好。修复效果很好。2)薄壁零件用堆薄壁

116、零件用堆焊修复修复时，容易，容易变形和形和产生裂生裂纹，用粘涂，用粘涂修复可以避免修复可以避免这些些问题的的产生。生。3)结构形状复构形状复杂的零件中的内外沟槽、内孔磨的零件中的内外沟槽、内孔磨损修复修复时，用粘涂修复十分方便。用粘涂修复十分方便。4)某些特殊工况和特殊部位如燃气罐、某些特殊工况和特殊部位如燃气罐、贮油箱、井下油箱、井下设备等修复，用粘涂修复是最等修复，用粘涂修复是最为安全可靠的。安全可靠的。5)需需现场修复的拆卸困修复的拆卸困难的大型零件，油、气泄漏的管道的大型零件，油、气泄漏的管道等，可采用粘涂修复技等，可采用粘涂修复技术现场修复，既提高工作效率，又修复，既提高工作效率，又

117、缩短短维修周期和停机修周期和停机时间。中国矿业大学机电学院四、典型涂层产品及应用四、典型涂层产品及应用最近几年表面粘涂修复技最近几年表面粘涂修复技术在我国在我国发展相当迅速，展相当迅速，国外的一些著名国外的一些著名产品如美国品如美国Belzona高分子合金修高分子合金修补剂、美国、美国Devcom修修补剂、德国、德国Diamant系列系列产品、瑞士品、瑞士MeCaTeC系列涂系列涂层已打入中国市已打入中国市场，在，在设备维修中取得了很好的效果。国内在引修中取得了很好的效果。国内在引进外国外国产品的基品的基础上也研制了系列上也研制了系列产品，如天山系列工品，如天山系列工业修修补剂，HNT、BNT

118、涂涂层等。等。中国矿业大学机电学院第六节第六节 金属扣合技术金属扣合技术金属扣合技金属扣合技术是利用扣合件的塑性是利用扣合件的塑性变形或形或热胀冷冷缩的性的性质将将损坏的零件坏的零件连接起来，达到修复零件接起来，达到修复零件裂裂纹或断裂的目的。或断裂的目的。这种技种技术可用于修复不易可用于修复不易焊修的修的钢件、有色金属件，适合于大型件、有色金属件，适合于大型铸件如机床件如机床床身、床身、轧机机架等基机机架等基础件的修复。件的修复。中国矿业大学机电学院一、金属扣合技术方法分类一、金属扣合技术方法分类 1强固扣合法固扣合法图图3-15 强固扣合强固扣合1-波形键波形键 2-波形槽波形槽 3-裂纹

119、裂纹 中国矿业大学机电学院2强密扣合密扣合强密扣合法适用于修复高密扣合法适用于修复高压密封机件，例如气缸密封机件，例如气缸体和受体和受压容器等的裂容器等的裂纹和折断。和折断。 图图3-16强密扣合强密扣合 中国矿业大学机电学院 3优级扣合法扣合法图图3-17 优级扣合法优级扣合法1-加强件加强件 2-缀缝栓缀缝栓 3一波形键一波形键中国矿业大学机电学院加加强件的形状可根据零件材料性件的形状可根据零件材料性质、载荷性荷性质和和大小以及扣合大小以及扣合处形状等因素形状等因素设计成不同形式，如成不同形式，如图3-18所示。所示。图图3-18 加强件加强件1-加强件加强件 2-裂纹裂纹 3-缀缝栓缀缝

120、栓中国矿业大学机电学院4热扣合法扣合法F热扣合法是利用扣合件扣合法是利用扣合件热胀后冷后冷缩的力量扣的力量扣紧零件的裂零件的裂纹或断裂，多用来修复大型或断裂，多用来修复大型飞轮、齿轮及重型及重型设备的机身等。的机身等。金属扣合技金属扣合技术的的优点是：保点是：保证修复的机件具有足修复的机件具有足够的的强度和良好的密封性；度和良好的密封性；设备、工具、工具简单；可；可以以现场施工；施工中零件不会施工；施工中零件不会产生生热变形和形和热应力等。力等。金属扣合技金属扣合技术局限性，如薄壁局限性，如薄壁铸件件(壁厚壁厚8mm)不不宜采用，波形槽整形宜采用，波形槽整形较费工，工，单件制作波形件制作波形键

121、较麻麻烦等。等。中国矿业大学机电学院二、强固扣合法二、强固扣合法1波形波形键的的设计和制造和制造(1)波形波形键尺寸的确定尺寸的确定 波形波形键的形状的形状见图3-19。它。它的主要尺寸有凸的主要尺寸有凸缘直径直径d、颈部部宽度度b、间距距L和和厚度厚度t。通常以尺寸。通常以尺寸b作作为基本尺寸来确定其它尺基本尺寸来确定其它尺寸寸值，一般取，一般取b=36mm。其它尺寸可按下列。其它尺寸可按下列经验公式公式计算：算：中国矿业大学机电学院由于波形由于波形键的凸的凸缘数决定数决定键的承的承载能力，故能力，故应根据机件受根据机件受力情况来确定其数目。通常力情况来确定其数目。通常选用的是用的是5、7、

122、9个。个。为使最使最大大应力力远离裂离裂纹或折断面，在加工条件允或折断面，在加工条件允许时凸凸缘数可取数可取上限。上限。图图3-19 波形键波形键 中国矿业大学机电学院(2)波形波形键的材料，波形的材料，波形键在扣合前除在扣合前除应具有足具有足够的的强度和度和韧性外，其材料性外，其材料还应经热处理后可理后可变软以便适于以便适于铆击，在扣合后要求冷作硬化，在扣合后要求冷作硬化倾向大，向大，其抗拉其抗拉强度有度有较大的提高。大的提高。对于高温工作的波形于高温工作的波形键，其材料的，其材料的热膨膨胀系数系数应与机件材料相一致。与机件材料相一致。因此，一般扣合用波形因此，一般扣合用波形键材料是材料是0

123、Crl8Ni9、1Crl8Ni9Ti等奥氏体等奥氏体铬镍钢，扣合高温机件用的，扣合高温机件用的波形波形键材料是高材料是高镍合金合金钢。(3)波形波形键制造制造 波形波形键的制造最好是用模具在油的制造最好是用模具在油压机上冷机上冷挤压成形，再配合机械加工上、下两平成形，再配合机械加工上、下两平面和修整凸面和修整凸缘圆弧，最后需弧，最后需热处理。理。 中国矿业大学机电学院2波形槽的设计和加工波形槽的设计和加工 (1)波形槽尺寸的确定波形槽尺寸的确定 除槽深除槽深T大于波形大于波形键厚度厚度t外，其余尺寸与波形外，其余尺寸与波形键尺寸相同，而且它尺寸相同，而且它们之之间的配合最大的配合最大间隙可达隙

124、可达0.10.2mm。槽深。槽深T根据机件根据机件壁厚壁厚H而定，一般取而定，一般取T=(0.70.8)H。波形槽的波形槽的间距距w可根据波形可根据波形键承承载能力和机件原能力和机件原有承有承载能力相等的能力相等的强度条件按下式度条件按下式计算算中国矿业大学机电学院 (2)波形槽的布置波形槽的布置 为改善工件受力状况，波形槽改善工件受力状况，波形槽可布置成一前一后或一可布置成一前一后或一长一短的方式。一短的方式。对于承受于承受弯曲弯曲载荷的机件，可将波形槽荷的机件，可将波形槽设计成成阶梯状，以梯状，以减小机件内壁因开机槽而遭削弱。减小机件内壁因开机槽而遭削弱。(3)波形槽的加工波形槽的加工 小

125、型机件的波形槽加工可利用小型机件的波形槽加工可利用铣床、床、钻床等加工成形。大型机件因拆卸和搬运床等加工成形。大型机件因拆卸和搬运不便，其波形槽加工可采用不便，其波形槽加工可采用钻模、手模、手电钻等等简便便工具，工具，现场加工。加工。 中国矿业大学机电学院3波形键的扣合与铆击波形键的扣合与铆击先用先用压缩空气把波形槽清理干空气把波形槽清理干净，将波形，将波形键镶入入槽中，再用槽中，再用铆钉枪铆击波形波形键。应使用使用频率高、率高、冲冲击力小的力小的铆钉枪，压缩空气空气压力力为0.20.4Mh。铆时由两端向中由两端向中间推推进，轮换对称称铆击，最后，最后铆击裂裂纹上凸上凸缘时不宜不宜过紧，以免撑

126、开裂，以免撑开裂纹。注意。注意铆时正确掌握正确掌握铆紧度，一般控制每度，一般控制每层波形波形键铆低低0.5mm左右左右为宜。宜。为使波形使波形键充分冷作硬化，提充分冷作硬化，提高其抗拉高其抗拉强度，操作度，操作时每个部位每个部位应先用先用圆弧冲弧冲头垂直冲垂直冲击中心部，再用平底冲中心部，再用平底冲头铆击边缘，直止，直止铆紧为止。止。中国矿业大学机电学院第七节第七节 机械零件修复技术的选择机械零件修复技术的选择一、一、选择修复技修复技术应遵守的基本原遵守的基本原则F选择机械零件修复技机械零件修复技术时，应遵循下列基本原遵循下列基本原则：“技术合理，经济性好，生产可行技术合理，经济性好，生产可行

127、”。在在应用用这一原一原则时要要对具体情况具体情况进行具体分析，行具体分析，并并综合考合考虑。1技技术合理合理F技技术合理指的是合理指的是该技技术应满足待修机械零件的足待修机械零件的技技术要求。要求。为此，要作如下各此，要作如下各项考考虑：中国矿业大学机电学院1)考考虑所所选择的修复技的修复技术对机械零件材机械零件材质的适的适应性。由于性。由于每一种修复技每一种修复技术都有其适都有其适应的材的材质。所以，在。所以，在选择修复技修复技术时，首先，首先应考考虑待修复机械零件的材待修复机械零件的材质对修复技修复技术的适的适应性。性。如如喷涂技涂技术在零件材在零件材质上的适用范上的适用范围较宽，金属零

128、件如碳，金属零件如碳钢、合金、合金钢、铸铁件和件和绝大部分有色金属件及它大部分有色金属件及它们的合金的合金件等几乎都能件等几乎都能喷涂。涂。在金属中只有少数的有色金属及其合金在金属中只有少数的有色金属及其合金喷涂比涂比较困困难，例，例如如纯铜，由于，由于导热系数很大，常系数很大，常导致致喷涂的失涂的失败。另外，。另外，以以钨、钼为主要成分的材料主要成分的材料喷涂也涂也较困困难。再如再如喷焊技技术对材材质的适的适应性性较复复杂。中国矿业大学机电学院2)考考虑各种修复技各种修复技术所能提供的覆盖所能提供的覆盖层厚度。厚度。下面推荐几种主要修复技下面推荐几种主要修复技术能达到的覆盖能达到的覆盖层厚度

129、厚度(其数据来源于其数据来源于专门试验研究和研究和长期期积累的累的经验)。F镀铬 0.10.3mmF镀铁 0.15mmF喷涂涂 0.23mmF喷焊 0.55mmF电振振动堆堆焊 12.5mmF等离子弧堆等离子弧堆焊 0.256mmF埋弧堆埋弧堆焊 厚度不限厚度不限F焊条条电弧耐磨堆弧耐磨堆焊 厚度不限厚度不限中国矿业大学机电学院3)考考虑覆盖覆盖层的力学性能。的力学性能。F覆盖覆盖层的的强度、硬度、覆盖度、硬度、覆盖层与基体的与基体的结合合强度以及度以及机械零件修理后表面机械零件修理后表面强度的度的变化情况等是化情况等是评价修理价修理质量的重要指量的重要指标，也是，也是选择修复技修复技术的重要

130、依据。的重要依据。F在考在考虑覆盖覆盖层力学性能力学性能时，也要考，也要考虑与其有关的与其有关的问题。如果修复后覆盖如果修复后覆盖层硬度硬度较高，高，虽有利于提高耐磨性，有利于提高耐磨性，但加工困但加工困难；如果修复后覆盖；如果修复后覆盖层硬度不均匀，硬度不均匀，则会引会引起加工表面不光滑。起加工表面不光滑。4)考考虑修复技修复技术应满足机械零件的工作条件。足机械零件的工作条件。F机械零件的工作条件包括承受的机械零件的工作条件包括承受的载荷、温度、运荷、温度、运动速速度、工作面度、工作面间的介的介质等，等，选择修复技修复技术时应考考虑其必其必须满足机械零件工作条件的要求。足机械零件工作条件的要

131、求。5)考考虑对同一机械零件不同的同一机械零件不同的损伤部位所部位所选用的修复技用的修复技术尽可能少。尽可能少。6)考考虑下次修复的便利。下次修复的便利。中国矿业大学机电学院 2经济性好性好在保在保证机械零件修复技机械零件修复技术合理的前提下，合理的前提下，应考考虑到所到所选择修复技修复技术的的经济性。但性。但单纯用修复成本衡量用修复成本衡量经济性是不合性是不合理的，理的，还需考需考虑用某技用某技术后机械零件的使用寿命。后机械零件的使用寿命。在在实际生生产中，中，还必必须考考虑到会出到会出现因因备品配件短缺而停品配件短缺而停机停机停产使使经济蒙受蒙受损失的情况。失的情况。这时即使是所采用的修复

132、即使是所采用的修复技技术使得修复旧件的使得修复旧件的单位使用寿命所需的位使用寿命所需的费用用较大，但从大，但从整体的整体的经济方面考方面考虑还是可取的，此是可取的，此时可不可不满足上述不等足上述不等式要求。式要求。3生生产可行可行许多修复技多修复技术需配置相需配置相应的技的技术装装备、一定数量的技、一定数量的技术入入员，也涉及到整个，也涉及到整个维修修组织管理和管理和维修生修生产进度。度。组织专业化机械零件修复，并大力推广先化机械零件修复，并大力推广先进的修复技的修复技术是是保保证修复修复质量、降低修复成本、提高修理技量、降低修复成本、提高修理技术的的发展方向。展方向。中国矿业大学机电学院二、

133、选择机械零件修复技术的方法与步骤二、选择机械零件修复技术的方法与步骤 遵照上述遵照上述选择修复技修复技术的基本原的基本原则，选择机械零件修复机械零件修复技技术的方法与步的方法与步骤如下：如下： 1)了解和掌握待修机械零件的了解和掌握待修机械零件的损伤形式、形式、损伤部位和程部位和程度；了解机械零件的材度；了解机械零件的材质、物理、力学性能和技、物理、力学性能和技术条件；条件；了解机械零件在机械了解机械零件在机械设备中的功能和工作条件。中的功能和工作条件。为此，需此，需查阅机械零件的机械零件的鉴定定单、图册或制造技册或制造技术文件、装配文件、装配图及及其工作原理等。其工作原理等。 2)考考虑和和

134、对照本照本单位的修复技位的修复技术装装备状况、技状况、技术水平和水平和经验，并估算旧件修复的数量。，并估算旧件修复的数量。 3)按照按照选择修复技修复技术的基本原的基本原则，对待修机械零件的各待修机械零件的各单个个损伤部位部位选择相相应的修复技的修复技术。如果待修机械零件只。如果待修机械零件只有一个有一个损伤部位，部位，则到此就完成了修复技到此就完成了修复技术的的选择过程。程。 中国矿业大学机电学院4)全面全面权衡整个机械零件各衡整个机械零件各损伤部位的修复技部位的修复技术方案。方案。实际上，一个待修机械零件往往同上，一个待修机械零件往往同时存在多存在多处损伤，尽管各，尽管各部位的部位的损伤程

135、度不一，有的部位可能程度不一，有的部位可能处于未达极限于未达极限损伤状状态，但仍，但仍应当全面加以修复。此当全面加以修复。此时按照步按照步骤3)确定机械零确定机械零件各件各单个个损伤的修复技的修复技术之后，就之后，就应当加以当加以综合合权衡，确衡，确定其全面修复的方案。定其全面修复的方案。必必须按照下述原按照下述原则全面全面权衡修复方案：衡修复方案：F在保在保证修复修复质量前提下，力求修复方案中采用的修量前提下，力求修复方案中采用的修复技复技术种种类最少；最少；F力求避免各修复技力求避免各修复技术之之间的相互不良影响的相互不良影响(例如例如热影影响响)；F尽量采用尽量采用简便而又能保便而又能保

136、证质量的技量的技术。5)最后最后择优确定一个修复方案。当待修机械零件全面修复确定一个修复方案。当待修机械零件全面修复技技术方案有多个方案有多个时，最后需要再次根据修复技，最后需要再次根据修复技术选择基本基本原原则，择优选定其中一个方案作定其中一个方案作为最后采最后采纳的方案。的方案。 中国矿业大学机电学院例例 某厂一台某厂一台1500t压力机，属关力机，属关键设备，已，已连续运行六年。运行六年。因主液因主液压缸柱塞缸柱塞严重划重划伤，需停机修复。，需停机修复。 根据根据该机技机技术档案知，主液档案知，主液压缸柱塞直径缸柱塞直径为900mm，重，重14t，长5.14m，其工作行程，其工作行程5m

137、，速度，速度5m/min，回程速度，回程速度10m/min，承受油，承受油压为0.240.314MPa。柱塞材料。柱塞材料为ZG270-500，表面，表面经滚压处理。柱塞价理。柱塞价值17万元。万元。 柱塞与一柱塞与一铜套套组成摩擦副，端面用橡胶密封圈密封。成摩擦副，端面用橡胶密封圈密封。 经检查知：柱塞表面划知：柱塞表面划伤面面积为4003400mm2，划痕最，划痕最深深处为3mm。最浅。最浅处为0.1mm，平均，平均约0.8mm左右，局部左右，局部还有近十个深度达有近十个深度达4mm左右的小坑。左右的小坑。 中国矿业大学机电学院解：解：为修复柱塞划修复柱塞划伤的工作面，可供的工作面，可供选

138、择的修复技的修复技术有：有：电焊修复技修复技术、机械加工配、机械加工配铜套修复技套修复技术、钎焊锡-铋合合金加金加镀工作工作层技技术、粘接修复技、粘接修复技术、喷涂修复技涂修复技术、电刷刷镀修复技修复技术等。等。1)从技从技术合理考合理考虑：F采用大面采用大面积电焊修复技修复技术易使柱塞表面受易使柱塞表面受热引起引起变形；形；F采用采用对柱塞柱塞损伤表面表面进行机械加工配行机械加工配铜套修复技套修复技术会会降低柱塞原有的承受油降低柱塞原有的承受油压面面积；F采用采用钎焊技技术，其，其锡-铋合金合金强度度较低；低；F采用粘接技采用粘接技术其粘接其粘接强度度较低、承低、承载能力差；能力差；F采用采

139、用喷涂技涂技术其局部其局部喷涂涂层太薄，整体太薄，整体质量不易保量不易保证；F采用采用电刷刷镀技技术镀层性能可靠，性能可靠，镀时可可现场进行，行，镀后不再需机械加工。后不再需机械加工。从以上各方案中从以上各方案中择优决定决定选择刷刷镀技技术修复柱塞至原尺寸。修复柱塞至原尺寸。中国矿业大学机电学院2)从从经济性和工厂生性和工厂生产、设备状况考状况考虑：厂里已：厂里已有刷有刷镀设备，修复成本低，可在，修复成本低，可在现场修复，修复，节约入力、物力及能源。入力、物力及能源。总的修复方案是：的修复方案是：F采用刷采用刷镀(镀组合合镀层)修复柱塞大面修复柱塞大面积划划伤的的工作表面，采用堆工作表面，采用

140、堆焊修复柱塞表面局部深度达修复柱塞表面局部深度达4mm左右的深坑。采用此方案修复，左右的深坑。采用此方案修复，经济合理合理性是性是显而易而易见的。必的。必须指出，指出，这种种损伤是不正是不正常的，常的，应加加强设备维护，避免再，避免再发生大面生大面积划划伤。中国矿业大学机电学院三、具体实施修复时应考虑的问题三、具体实施修复时应考虑的问题1)修理的修理的对象不是毛坯，而是有象不是毛坯，而是有损伤的旧机械零的旧机械零件，同件，同时损伤形式各不相同。因此修理形式各不相同。因此修理时，既要，既要考考虑修理修理损伤部件，又要考部件，又要考虑保保护不修理表面的不修理表面的精度和材料的力学性能不受影响。精度

141、和材料的力学性能不受影响。2)机械零件制造机械零件制造时的加工定位基准往往被破坏，的加工定位基准往往被破坏，为此，加工此，加工时需需预先修复定位基准或先修复定位基准或给出新的定出新的定位基准。位基准。3)需修理的磨需修理的磨损的机械零件，通常其磨的机械零件，通常其磨损不均匀，不均匀，而且需而且需补偿的尺寸一般的尺寸一般较小。小。4)机械零件需修理表面在使用中通常会机械零件需修理表面在使用中通常会产生冷作生冷作硬化，并沾有各种硬化，并沾有各种污秽，修理前需有整理和清洗，修理前需有整理和清洗工序。工序。中国矿业大学机电学院5)修复修复过程中采用各种技程中采用各种技术方法方法较多，批量多，批量较小，

142、小，辅助工助工时比例比例较高，尤其高，尤其对于非于非专业化化维修修单位而言，多是位而言，多是单件件修复。修复。6)修复高速运修复高速运动的机械零件，其原来平衡性可能受破坏，的机械零件，其原来平衡性可能受破坏，应考考虑安排平衡工序，以保安排平衡工序，以保证其平衡性的要求。其平衡性的要求。7)有些修复技有些修复技术可能可能导致机械零件材料内部和表面致机械零件材料内部和表面产生微生微裂裂纹等，等，为保保证其疲其疲劳强度，要注意安排提高疲度，要注意安排提高疲劳强度的度的工工艺措施和采取必要的探措施和采取必要的探伤检验等手段。等手段。8)有些修复技有些修复技术(如如焊接或堆接或堆焊)会引起机械零件会引起机械零件变形，在形，在安排工序安排工序时，应注意把会注意把会产生生较大大变形的工序安排在前面，形的工序安排在前面，并增加校正工序，并增加校正工序，对于精度要求于精度要求较高、表面粗糙度要求低高、表面粗糙度要求低的工序的工序应安排在后面。安排在后面。