第六章船机零件修复工艺

,*,武汉理工大学,能源与动力工程学院,第六章 船机零件的修复工艺,第六章船机零件的修复工艺,授课学时,：,4,学时,重点,：船机零件修复工艺。,难点,：船机零件修复工艺的选择与修理,掌握知识点,：,磨损零件的修复原则,机械加工修复常用的方法,电镀工艺的原理及组成单元,镀铬的工艺过程及其特点,耐磨镀铬层的种类及应用场合,热喷涂工艺,金属扣合工艺,塑性变形修复法,粘接修复,研磨,第六章船机零件的修复工艺,第一节 船机零件修复原则,一、零件修复的意义与原则,意义,:,l),可以减少机舱备件数量，从而减少闲置资金，有利于生产的发展；,2),减少新零件的购置或制造，不仅大幅度降低修船费用，而且可缩短修船期,;,3),促进修复工艺的发展和修理技术水平的提高。,原则及要求,:,(1),应使修复费用低于新件制造成本或购买新件的费用,;,(2),所选用的修复工艺必须能够充分满足零件的修复要求；,(3),零件修复后必须保持其原有技术要求,;,(4),零件修复后必须保证具有足够的强度和刚度，不影响使用性能和使用寿命。重要零件修前应作必要的强度计算等,;,(5),零件修后的耐用度至少应能维持一个修理间隔期。,例如,:,中、小修范围的零件，修后应能使用到下一个中、小修期。,第六章船机零件的修复工艺,二、磨损零件的修复原则和磨损极限标准,修复原则,:,改变配合件的原设计配合尺寸，恢复配合件原设计配合间隙值，从而恢复其工作性能。如采用修理尺寸法、尺寸选配法等修复工艺,;,恢复配合件的原设计配合尺寸，恢复配合件原设计配合间隙值，从而恢复其工作性能，如采用喷焊、电镀等健复工艺。,磨损极限标准,:,由造机厂提供的船用柴抽机或其他船用机器的使用和保养说明书中的规定,;,1984,年中华人民共和国船舶检验局颁布的,海上营运船舶检验规程,；,中国船舶工业总公司,1992,年发布的,中华人民共和国船舶行业标准,-CB,中,船用柴油机修理技术标准,、,船舶轴系、螺旋桨和舵系修理技术标准,等,;,中华人民共和国交通部,1993,年发布的,中华人民共和国交通行业标准,-JT,中,船用柴油机修理技术标准,等。,第六章船机零件的修复工艺,三、修复工艺的选择,l,修复工艺的种类,2,修复工艺的选择,1),修复工艺对零件材料的适用性,2),修复工艺应满足要求的,修补层厚度,3),零件结构、尺寸对修复工艺的限制,4),修复工艺应保证零件的修理质量,5),修复工艺对零件变形和材料性能的影响,第六章船机零件的修复工艺,第二节 机械加工修复,常用的方法有,:,修理尺寸法,尺寸选配法,附加零件法,局部更换法,成套更换法,第六章船机零件的修复工艺,(l),修理尺寸法,具有相对运动的配合件磨损后配合间隙增大甚至超过极限间隙值，零件工作性能变坏。,修理尺寸法是将配合件中较重要的零件或较难加工的零件进行机械加工，消除其工作表面的损伤和几何形状误差，使之具有正确的几何形状和新的基本尺寸,-,修理尺寸,。依此修理尺寸制造与之配合的另一零件使二者具有,原设计配合间隙值,。,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具有原有的轴承间隙。,第六章船机零件的修复工艺,(2),尺寸选配法,集中一小批相同机型的已过度磨损的配合件，分别进行机械加工消除配合表面的缺陷和几何形状误差，再按原配合间隙值重新配合成对。组成一些具有不同基本尺寸但具有相同配合间隙的新的配合件，此种方法称为尺寸选配法。,例如柴油机喷油泵和喷油器中的精密偶件就可采用此法修理。,第六章船机零件的修复工艺,(3),附加零件法,零件过度磨损后，将磨损的工作表面进行机械加工使之具有正确的几何形状，并在其上附加具有工作表面基本尺寸的衬套。,例如气缸盖上阀孔的,镶套,修理,活塞,环,槽镶垫环修复法,第六章船机零件的修复工艺,(4),局部更换法,零件局部损坏或磨损严重时可采用更换零件,局部,的方法修理。,例如活塞顶部烧蚀严重或产生裂纹，可将损坏部分除去，镶上与之完全相同的局部,.,如铸钢活塞可采用焊接，铸铁活塞采用螺钉连接。,第六章船机零件的修复工艺,(5),成套换修,为了缩短修理时间，拆下有严重磨损或损伤零件的部件或设备，迅速换上备件继续运转。,设备或部件经修理后作为备件使用或供同类机型的船舶使用。,例如柴油机运转中高压油泵柱塞一套筒偶件咬死，立即换上备用油泵，而损坏的油泵经修理后作为备件使用。,第六章船机零件的修复工艺,第三节 电镀工艺,电镀工艺是利用电解原理在金属或非金属零件表面上镀覆一层金属的过程。它是一种,修复,工艺，也是一种,强化,工艺。,一、电镀,l.,电镀工艺,电镀分为,有槽电镀,和无槽电镀,电刷镀,。,有槽电镀是以,被镀零件,作为,阴极,，,欲镀金属,作为,阳极,，并使阳极的形状符合零件待镀表面的形状。,电镀槽一般采用不溶金属或非金属，如铅、铅锑合金、塑料等。,电解液,是所镀金属离子的盐溶液。,电镀使用,直流电源,。,电镀时，阳极金属失去电子变为离子溶于电解液中，即发生氧化反应；阴极附近的离子获得电子而沉积于零件表面，即发生还原反应。,根据电镀质量、镀层厚度等的不同，电镀时所选用的电流密度、电解液的温度、电镀时间等工艺参数不同。,第六章船机零件的修复工艺,2.,镀铬,镀铬时,零件作为阴极，采用铅锑合金作阳极，用铬酐,(CrO,3,),和硫酸,(H,2,SO,4,),制成电解液盛于电镀槽中进行电镀。,1),镀铬工艺,镀前准备工作,:,首先机械加工零件被镀工作表面，使其具有正确的几何形状和一定的尺寸,;,清洁被镀表面；将不镀表面包扎上绝缘材料。,配制电解液,:,工作温度保持在,55-65,之间。,镀铬,:,根据要求的铬层性质和厚度选用电镀工艺参数进行电镀。,镀后的热处理,:,对于较重要的零件,当镀铬层厚度超过,0.1mm,时应进行驱氢热处理,清除内应力,以提高镀铬层的韧性和与零件表面的结合强度。,镀铬表面的机械加工,:,一般采用磨削加工来达到要求的尺寸和几何形状精度。,第六章船机零件的修复工艺,2),镀铬工艺的特点,(1),镀铬是在低温,55-65,范围内进行的，对零件材料的组织和性能,(,包括热处理状态,),无任何影响，不会产生变形、开裂等缺陷。,(2),镀铬层与零件基体金属的结合强度高，甚至超过本身晶间结合强度。,(3),镀铬层的硬度和强度高。,(4),镀铬层具有很高的化学稳定性，在大气中能够长时间保持光泽。,(5),铬层的硬度高，摩擦系数小，具有较高的耐磨性。,(6),铬层的允许厚度一般为,0.1-0.25mm,一般控制在,0.5mm,以内。,(7),铬的沉积速度较低，生产率低而成本高。镀铬过程中有大量气体逸出，带出铬酸，危害人体皮肤、眼睛和呼吸道，所以镀铬车间必须通风良好。,第六章船机零件的修复工艺,3),耐磨镀铬层的种类,硬质镀铬层,改变电镀工艺参数可获得三种不同镀铬层，灰色,(,无光泽,),镀铬层、光泽镀铬层和乳白色镀铬层。,硬质镀铬层适用于润滑条件较好，承受负荷不大的零件表面。,新造零件镀层厚度一般在,0.15-0.25mm,之间，修复零件镀层厚度一般不超过,0.5mm,。,修复柴油机、压缩机的曲轴和高压油泵柱塞等。,松孔镀铬层,网纹的形成方法有,:,机械松孔法,:,在被镀表面上用机械方法形成小孔或凹坑，然后再镀铬,;,周期换向松孔法,:,是镀铬过程中每镀,15min,后将阴、阳极进行短时间交换，实施阴极处理后再继续镀铬。,松孔镀铬层适用于润滑不良、承受较大负荷的零件。一般用来提高这种工作条件下零件的耐磨性。柴油机气缸套松孔镀铬层厚度一般为,0.15-0.25mm,，活塞环为,0.10-0.15mm,。,第六章船机零件的修复工艺,3.,镀铁,不对称交直流低温镀铁工艺,它是在常温的氯化亚铁水溶液中，以工业纯铁或低碳钢板作阳极，零件为阴极，依次通过不对称交流电起镀、不对称交流电过渡镀和直流电镀，使零件表面上牢固地沉积一层高硬度镀铁层的工艺。,一般工业用交流电为正弦波交流电，是由两个相等相反的半波组成。电镀时采用此种交流电，一个半波便零件呈阴极极性沉积镀层，另一半波则使零件呈阴极极性把镀层,(,甚至基体,),电解除掉。因此对称交流电不能进行电镀。,不对称交流电是使两个半波不等，较大半波进行电镀获得镀层，较小半波电解镀层，沉积的镀层总比电解掉的多。,在开始镀前,l0-2Omin,内，采用不对称交流电起镀，可以使镀层晶粒细小均匀，表面较平滑，内应力较相同电流密度下的直流电镀层小，结合强度也较直流电镀层高得多。结合强度可达,45OMPa,，镀层不易脱落。,过渡镀后，在不断电的情况下把交流电转为直流电进行电镀。最后进行热处理和机械加工等镀后处理。,第六章船机零件的修复工艺,1),镀铁的工艺特点,电解液温度低。,铁镀层与基体的结合强度高,铁镀层的硬度高，耐磨性好,沉积速度快，生产率高，镀铁的镀厚能力强，镀层厚度可达,2mm,以上,电流效率高,电解液容易配制，成本低，有害气体少，对环境污染小,第六章船机零件的修复工艺,在低温镀铁工艺中需要进行阳极刻蚀处理，即零件镀铁前，以铅板作阴极、零件作阳极，在,30%,的工业硫酸电解液中通以直流电，电解处理零件被镀表面。,目的是采用电解方法除去零件表面的氧化膜并生成钝化膜，保护纯净的零件表面在空气中不被氧化。刻蚀处理后立即冲洗零件表面残酸，但这不仅污染环境，若残酸带入电镀液中还会降低镀铁质量。,第六章船机零件的修复工艺,2),无刻蚀低温镀铁,无刻蚀镀铁工艺是以,Fe+,为主，在经过电化学活化处理呈现微融活化态的钢铁零件表面上沉积，形成金属键结合与微晶结构的高强度的镀铁层。,无刻蚀镀铁工艺过程是,:,零件在镀前的表面活化处理是采用盐酸水浸洗的方法，腐蚀除去零件待镀表面的氧化膜，中和去除碱性水膜，形成酸性水膜。然后将零件放入电镀糟中，先进行对称交流电活化处理，再进行不对称交流电起镀和过渡镀等。,第六章船机零件的修复工艺,二、电刷镀,l.,电刷镀原理,电刷镀是基于电解原理在零件工作表面上快速沉积金属形成镀层的工艺。刷镀不需电镀槽，只需将零件与直流电源的负极相接，镀笔与正极相接。刷镀时，将蘸满电镀液的镀笔在零件表面上移动，即用镀笔涂刷零件工作表面。在电场作用下，电镀液中的金属离子向零件表面迁移，并从表面获得电子后沉积其上形成镀层。,第六章船机零件的修复工艺,2.,电刷键,工艺,1),设备与电镀溶液,(1),表面预处理溶液,电净液,活化液,(2),电刷镀溶液,2),电刷镀工艺,零件表面的准备,打底层,(,过渡层,),镀工作镀层,第六章船机零件的修复工艺,3.,电刷镀工艺特点,设备简单,不需镀槽。难拆卸和难运输的大型零件可原地刷镀修复。,简化了电镀工艺。零件上不需镀的部位不需包扎绝缘，节省材料和辅助工时。,镀层与零件表面结合强度高。,镀层厚度可以精确控制，并可实施均匀或不均匀镀层的电镀，即在同一零件上刷镀,不同厚度,的镀层。镀后一般不需加工，可直接使用。,镀层沉积速度快,生产率高。,电镀液温度低，对零件无影响，不会产生变形和裂纹等。一般电镀液温度约,50,。,污染小,操作方便，工艺灵活，适用材料广泛。常用的金属材料均可采用此项技术。,第六章船机零件的修复工艺,第四节 热喷涂工艺,热喷涂是近代各种喷涂、喷熔,(,或称喷焊,),工艺的总称。热喷涂工艺是把丝状或粉末状材料加热到近熔化或熔化状态,进而使之雾化、加速，最后喷至零件表面上形成覆盖层的工艺。,热喷涂工艺既是一种表面强化工艺，也是一种修复工艺。,一、热喷涂工艺的种类和特点,1.,热喷涂工艺的种类,通常按照熔化热喷涂材料所用的热源划分。,喷涂,:,有电弧喷涂、等离子喷涂、火焰喷涂,(,包括爆炸喷涂、超音速喷涂,),等。喷涂材料为丝状或粉末状。,喷熔,:,有火焰粉末喷熔、等离子粉末喷熔等。,第六章船机零件的修复工艺,2.,热喷涂工艺的特点,适用的材料范围广。,热喷涂材料广。,工艺简单，操作容易，涂层形成速度快，加工时间短，生产率高。,喷涂零件受热温度低，热应力小，变形非常小。,喷涂层与零件表面为机械结合,结合强度