动力机械制造与维修

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,动力机械制造与维修,李老师,2011-08,(Section 8),1,机械加工修复法,Method of Machining Repair,-,修理尺寸法和尺寸选配法,Method of Repairing Size,Method of Selecting and Matching Size,1,修理尺寸法,(Method of Repairing Size),1.,修理尺寸的概念,所谓修理尺寸法是将零件的损伤工作表面进行机械加工，消除损伤缺陷，使零件的原始尺寸改变为另一尺寸 ,修理尺寸,以恢复它们的正确几何形状。要求与被修理零件相配合的零件，亦必需具有相应的修理尺寸，使得它们之间的配合性质符合规定。,2,2,修理尺寸的方法：,1),最小加工余量法：,修理尺寸等于实际测得的尺寸减去（或加,上）为消除损伤缺陷所需要的最小加工余量。,(,1),轴：,d,轴,= d,原,-,1,-,式中：,d,轴,轴修理后的直径，,mm,；,d,原,轴磨损后，修理前测得的最小直径，,mm,；,1,、,分别为轴的单边加工余量，,mm,；,一般,1,mm,。,(,2),孔：,孔,=,原,+,+,式中：,孔,孔修理后的直径，,mm,；,原,孔磨损后，修理前测得的最小直径，,mm,；,1,、,分别为孔的单边加工余量，,mm,；,一般,1,mm,。,( 3),特点：,零件使用寿命最长；修理周期长，单件生产，修理经济性低。,1,2,3,2,）分级修理,(Grade Repair),：,(a),概念：,零件按预先规定好的分级修理尺寸进行机械加工。这时,加工余量不一定是最小加工余量,。而与之相互配合的零件可以预先按相应的分级修理尺寸制造好，直接选配，无须单件制造。,(b),实例：,曲轴主轴颈,200mm,，分为,199.75,、,199.50,、,199.25,、,199,，,轴颈磨损后，按下一级修理尺寸加工，消除椭圆度、圆柱度误差后，,配以相应一级的轴瓦,。,缸套,300mm,分为,300.50,、,301,、,301.50,、,302,，,，,缸套磨损后，按下一级修理尺寸镗缸，消除椭圆度、圆柱度误差后，,配以加大一级的活塞和活塞环,。,(c),特点：,成批、大量生产；修理周期短，修理经济性高；零件使用寿命最短；对贵重零件本身而言，不经济。,4,二、尺寸选配法,（,Method of Selecting and Matching Size,）,1,概念：,尺寸选配法是将磨损后的相配合的零件，先分别进行机械加工，使其具有正确的几何形状，然后根据,配合要求进行选配,。,2,例如：,油泵柱塞和套筒、喷油器针阀和针阀体等。,3,特点：,当磨损零件的,批量较大,时才可能用，但,不能修复所有的零件,。,5,-,附加零件法,（,Method of Adding Components,）,1.,附加零件法的概念：,附加零件法是将零件磨损的工作表面加工至可安装,附加衬套,的尺寸，然后将附加衬套压入或套入，最后再对衬套进行必要的机械加工，使其恢复原有尺寸或加工成修理尺寸。,2.,实例：,气缸盖气门座、尾轴轴颈的铜衬套、工程船的柱塞油泵的油缸、蒸汽机的汽缸套和汽车柴油机的干式缸套等等。,6,3,注意事项：,1),修复零件去除相应的厚度后，,强度是否足够,，事先必须进行强度校核；如工程船的柱塞油泵的油缸；,2),衬套材料与被修复零件的,材料应相同,，考虑受热膨胀一致，不产生附加应力或松脱；,如：气缸盖气门座；,3),衬套的厚度不宜过薄,，否则，刚度过低，压入困难。,如：工程船的柱塞油泵的油缸、汽车柴油机的干式缸套等。钢衬套,=,2.5 mm,，铸铁衬套,=,mm,；,4),衬套与被修复零件的配合必须有,准确的过盈量,和,较高的加工精度,，使两者紧密贴合，满足传递力和传热的要求。如气缸盖气门座。,7,-,局部更换法,(Method of Replacing Component),局部更换法是从零件上,去除损伤,部分，制造这部分的新品，使其与零件的余留部分结合在一起。但是，,此法一般是临时性的措施,。,如：,活塞顶部烧损,，车去，另做一塞头，用压板压上，安装几颗止动螺钉。图,2,为活塞头部产生裂纹，割去活塞头部，用,同样的材料,制造一只头部，焊上，再进行必要的机械加工。,图,1,活塞顶部裂缝修复结构形式,1-,活塞；,2-,压板；,3-,塞头；,4-,止动螺钉,图,2,活塞顶部换新用焊接连接,1-,活塞；,2-,焊缝；,8,第五章金属扣合法,Repair Method of Metal Button,-,概述,1.,概念,:,利用,高强度合金钢材料或,10,、,15,、,20,钢制,成的特殊的连接件，将机件的损坏处以机械方法连接起来，达到修复的目的。,2.,特点：,1),工艺简单，成本低。所需设备和工具简单，可就地施工。,2),不破坏原有精度。常温下进行，,不会引起机件变形,。,3),修复质量可靠。修复后的机件有足够的,强度和密封性能。,9,-2,波浪键扣合修复法,(Repair Method of Wave Key Button),0,概念,:,这种方法的实质是在,垂直于机件裂纹或折断面,的方向上加工出具有一定形状和尺寸的,波形槽,，把由特殊合金材料制造的，形状、尺寸和波形槽相吻合的波浪键嵌入。,在常温下,铆击波浪键,，使其产生塑性变形而充满槽腔。借波浪键的凸缘与波形槽的凹洼互相扣合，使损伤的机件重新牢固地机械连接为一体。,10,图 用波浪键修复裂纹,1-,机件；,2-,裂纹；,3-,波浪键；,4-,止裂孔,适用范围：,适用于一般强度要求的机件，,壁厚,= 8-45mm,有密封要求,的机件可与粘结剂共用。,11,1,波浪键的材料,1.,低碳镍铬不锈钢：,0Cr18Ni9,1Cr18Ni9,0Cr18Ni9Ti,1Cr18Ni9Ti,2.,低碳钢：,10,、,15,、,20,钢,3.,修复高温下工作的机件：,Ni36,或,Ni42,，,10,、,15,、,20,钢。,12,2,扣合计算：,波浪键和波形槽的形状及尺寸的确定：,1.,颈部宽度：,b =,mm,2.,凸缘直径：,d = (1.41.6) b mm,3.,凸缘间距：,L = (22.2) b mm,4.,波浪键厚度：,t = (11.2) b mm,5.,键与槽的间隙：,= (0.10.2) mm,6.,键与键的间距：,w = (30100)mm,7.,键槽深度：,T= (0.650.75) H mm,H,为机件厚度，,mm,。,图,1,波浪键尺寸,图,2,波形槽,13,3,扣合工艺,1.,波浪键的加工,1),低碳镍铬不锈钢,毛坯锻造成板状切成条状热处理，,1100-1150,，,水淬冷压成形（模压）。,2) 10,、,15,、,20,钢,毛坯锻造成板状切成条状热处理（盐浴，加热到,Ac3+50-70,，保温,min/mm,；在,15% NaOH,水溶液中冷,却；回火：温度为,100-200,，保温,h,）。冷压成形,（模压）。,14,2.,波形槽的加工,以钻模为准，先在裂纹或折断面处,钻一直径为,d,（波浪键凸缘直径）的孔，深度为要求的键槽深度然后将,钻模,放上面使之与裂纹垂直（即未来的波形槽位置）将直径为,d,的定位销插入再依钻模上离定位销最远的孔钻第二个孔插入第二个定位销使钻模位置固定下来再依次钻其它孔,用凿子凿出中间槽,，使孔连起来成为波形槽。,图加工波形槽用的钻模,定位销,裂纹,15,图 波浪键扣合用的铆击头,3.,波浪键的嵌入,用压缩空气吹净铁屑,丙酮,清洗涂,粘结剂,嵌入波浪键铆击波浪键，使之充满槽腔。,16,-,波浪键,螺钉扣合密封法,Method of Wave Key - Screw Buttoning and Sealing,1.,概念,:,波浪键,螺钉扣合密封法实质是在波浪键的左右，沿裂纹或折断面按顺序先后钻孔、攻出互相有一定,重叠度的螺孔,，将涂了环氧树脂粘结剂或无机粘结剂的密封螺钉旋入、如图示。,图 波浪键螺钉密封法,1-,机件；,2-,波浪键；,3-,密封螺钉；,4-,原裂纹位置,17,2,适用范围：,这种方法适用于在波浪键扣合法,保证了一定强度之,后，还需满足密封要求的机件,。如容器、管道、阀门等。,3,螺钉材料：,与,波浪键的材料相同,或用,紫铜螺钉、标准螺钉,。,螺钉直径：,10 mm,。,重迭：,0.51.5 mm,。,4,工艺方法：,先扣合波浪键键两侧钻孔攻丝涂粘结剂，旋入,螺钉依次间隔钻孔，旋入螺钉再在间隔处，依次钻,孔，旋入所有的螺钉。,18,-,加强块扣合法,（,Method of Strengthened Piece Buttoning,）,1.,定义：,加强块扣合法实质是在,垂直于,裂纹或折断面上，镶嵌,入钢制砖形加强块，使载荷能分布到更多的面积和更远离裂纹或折,断面的地方去。,2.,适用范围：,适用于工作中承受高载荷，壁厚,45mm,的机件。,3.,加强块材料：,40Cr,。,4.,加强块尺寸：,40 mm50 mm100 mm,19,5.,工艺方法：,先以加强块为准在工件上划线以,划线的内边缘为界限钻孔用凿子凿砖,形槽将加强块嵌入再在钢制砖形加,强块与机件的接合线上间隔加工出连续,孔（圆孔的轴心接合线上）在圆孔,中逐个嵌入并铆击与,波浪键材料相同的,短圆柱销,。,短圆柱销的一半嵌在加强块,上，另一半嵌在机件上,，使砖形加强块,与机件牢固结合，,必要时在加强块主要受力方向上再波浪,键。,图,1,砖形加强块扣合,1-,机件；,2-,短圆柱销；,3-,砖形加强块；,4-,波浪键；,5-,裂纹,图,2,加强块扣合时用波浪键加强,1-,工件；,2-,裂纹；,3-,短圆柱销；,4-,砖形加强块；,5-,裂纹,20,第六章塑料应用,(Plastics Application),-,环氧树脂粘结剂,(Epoxy Resin Binder),1,环氧树脂粘结剂的成份,.,环氧树脂,(Epoxy Resin),：,是由环氧氯丙烷与二酚基丙烷在苛性钠溶液中缩聚而成。呈琥,珀色、无毒、无味，能溶于丙酮、酒精的一种,热塑性物质,。常温下,呈胶稠状态，加热到,50,以上软化成流体。,.,固化剂,(Solider),：,凡能与环氧树脂起反应，使其固化的物质称为固化剂。环氧树,脂是一种热塑性物质，必须加入固化剂才能使之成为不熔的,热固性,物质,。一般常用乙二胺。,21,.,增塑剂,(Plasticizer),：,凡能与环氧树脂起反应，增加环氧树脂粘结剂的,柔韧性，提高冲击强,度和弯曲强度,的物质称为增塑剂。常用的有,邻苯二甲酸二丁酯,。,.,稀释剂,(Diluent),：,稀释剂的作用是降低粘结剂的粘度，便于,浸润胶合,表面，,提高粘结力,，便于操作和延长使用期。稀释剂有两种类型：,1),活性稀释剂：,即含有环氧基或其它活性基团并,参加反应,的物质。如,690,活性溶剂,(,即环氧丙烷苯基醚,),。,2),非活性稀释剂：,即不参加反应，而仅是,机械混合,的物质。如丙酮、苯等。,.,填料,(Sluffing),：,填料即填充料，它的作用是为了改善粘结剂的某一种机械物理性能，,减少环氧树脂的用量，降低粘结剂的成本。,耐磨石墨、二硫化钼；冲击韧性石棉纤维；,硬度铁粉、石英粉；耐热石棉。,22,2,环氧树脂粘结剂的性能,（,epoxy resin boulding,）,1.,粘结力极强：,环氧树脂粘结剂除了对部分材料如氟塑料、聚氯乙烯、聚乙烯等之外，对其它金属和非金属材料的粘结力极强。,1),弯曲强度：,90120 MPa,2),抗拉强度：,6580 MPa,3),剪切强度：,1632 MPa,2.,耐腐蚀性能好：,固化后含有稳定的苯环和醚键及羟基。可抵抗一般,酸、碱的腐蚀和有机溶剂，如汽油、苯、丙酮等的浸蚀。,3.,耐热性低：,耐温,80,高于,80,软化,。,23,3,环氧树脂粘结剂的粘结工艺及配方,.,粘结工艺,1),表面处理：,目的是清除粘结表面的锈、油和使表面粗糙以扩,大粘结面积。要求表面粗糙度为,R,a2512.5,左右。,2),配粘结剂：,环氧树脂,+,增塑剂,+,稀释剂,+,固化剂,+,填料。气温低,时可隔水加热。,3),粘结：,(a),零件加热：,先把零件加热到,3040,。,(b),涂刷粘结剂：,涂层厚度,=0.1mm,，适当加压，一般为,0.1M,a,左右。,(c),固化：,室温（,25,）下自然固化,24h,即可使用。加速固化，先自,然固化,45h,后，再加热至,5080,，保温,h,，可加速固化。,24,2,.,环氧树脂粘结剂的配方,（质量比）,1),尾轴与螺旋桨粘结剂,611,或,634,环氧树脂,100,邻苯二甲酸二丁脂,15,乙二胺 ,2),零件补洞,6101,环氧树脂,100,邻苯二甲酸二丁脂,15,多乙烯多胺,12-14,玻璃布 数层,1-,环氧树脂粘结剂；,2-,螺旋桨；,3-,螺旋桨轴,图 螺旋桨轴与螺旋桨胶合结构,25,3),尾轴管用环氧树脂粘结剂定位安装工艺,图 尾轴承衬套用环氧树脂粘结剂定位安装,1-,泡沫塑料板；,2-,出气管；,3-,调整螺栓；,4-,衬套；,5-,填充粘结剂空隙；,6-,压板；,7-,压力表；,8-,接压缩空气管路；,9-,粘结剂容器；,10-,进料管,26,3.,注意事项：,1),胺类固化剂及某些稀释剂均有毒，操作时应戴防,毒口罩和手套。调胶应在通风良好的地方进行。乙二胺,易燃，不可近火和高温。,2),每次调胶不宜过多。环氧树脂固化为放热反,应，会放出大量的热量，热量散发不出去，会使之温度,升高而剧烈固化。,3),加入固化剂后到开始涂刷的间隔时间不能太长，,温度低于,20,时为,2h,，高于,35,时为,0.5h,。,以免因固化,而减弱粘结力。,27,-,无机粘结剂（,Inorganic Binder,）,1,无机粘结剂的成分与配方,1.,成分与配方,1),正磷酸（,H,3,PO,4,）,100 ml,2),氢氧化铝（,Al(OH),3,） ,10 g,3),氧化铜粉（,CuO,） 每,1ml,磷酸,-,氢氧化,铝溶液,4.5g,。,28,2,粘结工艺,.,表面处理,1),去油及锈与环氧树脂粘结剂粘结工艺相同。,2),要求表面粗糙度为,a12.5,25,左右；喷砂处理或,用外圆螺纹车刀车一刀，吃刀深度为,0.3,0.5mm,，进给量,为,0.8,1mm/r,左右。,2.,调粘结剂,1),取正磷酸,（,H,3,PO,4,）,100 ml,，加入,10 g,氢氧化,铝（,Al(OH),3,），加热至,110,，保温,30,40 min,，待氢,氧化铝全部溶解后停止加热。冷却后成稠状或淡黄色透,明液体，再加入,10 %,的蒸馏水待用。,29,2),将氧化铜（,CuO,）粉倒在铜（金属）板上，中央挖一凹坑，再将相应份量的磷酸铝溶液倒入；用竹片或铜棒慢慢搅匀，分钟后成浓胶状，能拉出,10,30 mm,以上的丝即可使用。,3.,粘结,将调好的粘结剂分别迅速、均匀地涂在被粘结表面上，然后作适当的加压。,4.,烘烤,由于磷酸铝氧化铜无机粘结剂有,吸湿性,，且会降低其粘结强度。因此，粘结后宜迅速放在干燥温暖的地方，最好放入烘箱内，先用,50,烘,1,2,小时,再用,100,左右烘两小时,使粘结剂在较短时期内完全固化。,夏季可用电炉或,300,-500,的灯泡烘烤粘结部位。方可有较高的粘粘强度。,30,3,无机粘结剂的特性,1.,耐高温：,能在,500,下长期工作,短期可耐,700800,。,2.,有较强的粘结力：,1),抗拉强度：,812 MPa,；,2),平面剪切强度：,11 MPa,。,3.,适用于金属特别是碳钢的粘结，不适用于非金属。,4.,适用于不需拆卸紧固套接件。,5.,不耐强酸、强碱和氨水。,31,-,金属补漏剂,1,成分与配方,成分,规格,数量,成分,规格,数量,水玻璃,相对密度：,1.21.55,1000g,NaOH,浓度,20%,80ml,Fe,2,O,3,粉,270,目,3.3g,酒精,适量,石英粉,270,目,2.4g,明矾,5g,白藉粉,50,目,16g,氨水,1:4,适量,表 金属补漏剂的成分与配方,32,2,调制工艺,1.,将,Fe,2,O,3,粉，石英粉,加入一烧杯中，再加入适量的酒精，再加入适量的水，充分搅拌,15min,，配成,溶液“,A”,；,2.,将,明矾,加入另一烧杯中，加入适量的水，加热,60,左右，搅拌成,溶液“,B”,；,3.,将溶液“,B”,加入至溶液“,A”,中，充分搅拌后，将,氨水,缓慢滴入，调至中性（,PH=7,）或略偏碱性。得到有沉淀的,液体“”；,4.,过滤“”，并将得到的沉淀物进行充分洗涤；,5.,将,NaOH,溶液,加入一烧杯中，加入,白芨粉,，调成浆状,溶液“,D”,；,6.,将液体“”的沉淀物和,CuSO,4,5H,2,O,溶液加入到溶液“,D”,中,调成,溶液“,E”,；,7.,将溶液“,E”,加入到,水玻璃,中,同时用力充分搅拌成均匀的悬浊液。放置两周即可使用。,33,3,补漏工艺,补漏剂调制好后，在补漏前应配成适宜浓度的水溶液以供使用。,将需要量的补漏剂加入,试压水,中，加热到,60,左右（工作温度）。,将配好补漏剂的试压水压入待修补的零件中，加压到零件工作压力，保压到不渗漏后,20min,（一般,0.5h,即不渗漏,）为止。,补漏后零件放置,24-48h,使之自然干燥，再用清水试漏，若无漏水即可使用。,若用于冷却循环系统补漏，可让其加压循环至不渗漏为止，再换掉其循环水。,34,4,金属补漏剂与水配比（容积比）,补漏剂与水的配比应根据工件的渗漏情况和补漏的方法而定。,当渗漏情况为表面呈,潮湿状态,时，补漏剂与水的配比为,1:10,左右。,当渗漏情况呈,滴漏状态,时，配比为,3:10,左右。,当渗漏情况呈,严重的滴漏状态,（,线状,）时，配比增加到,1:1,。,用于冷却循环系统的配比一般为,1:101:20,。,35,5,注意事项,补漏剂水溶液应预先加热达,60,以上。,补漏剂水溶液可重复使用，连续修补。,当,渗漏情况呈射流状,时，补漏剂不宜使用。,补漏剂搁置时间长了，失效，不能再用。,6,金属补漏剂修补的特点,不需要特殊设备,，试压时即可修补。,工艺操作简单,，不要求工人有很高的技术条件。,成本低,、见效快、质量可靠、易于配制，便于推广。,不破坏零件原有精度,，温度不高，不会使工件变形和原有的热处理状态。,对修补较高温度、较大压力下工作的工件以及不便于施焊的铸铁件尤为适用。可在高温，高压下泵压修补即可,。,36,第七章,电镀工艺,Electroplate Technology,-,概述,1,电镀的特点,电镀一般在,100,以下，不会破坏零件的原来的热处理状态，不会使零件产生热应力和变形等；,镀层与零件基体,结合强度高,；,镀层,质量和厚度比较容易控制,；,电镀可,改善零件表面物理机械性能,，如耐磨性，抗腐蚀性，光亮，硬度等；,增大零件的几何尺寸（,恢复配合性质,）；,设备复杂、成本高、生产力较低,；,对,工人技术条件要求高，污染大，对人体有一定的害处,等。,37,2,电镀基本原理,阴极,被镀零件。,阳极,通常为被镀金属。,镀槽,不溶解的金属或非金属。,如铅、铅锑合金、塑料等。,4.,电解液,通常为,被镀金属离子,的盐溶液。,3,金属镀层的分类,耐磨镀层：,借镀层的硬度以增加抗磨损能力。如镀硬铬，松孔镀铬、镀铁等。,修复性镀层：,恢复磨损零件的原始尺寸，如镀铬，镀铁等。,图 电解原理示意图,38,-,镀铬（,Chromiumplating,）,1,镀铬的简单原理,1.,电极及电解液,1),阴极,被镀零件。,2),阳极,铅锑合金。,3),镀槽,铅锑合金或塑料（聚氯乙烯）。,4),电解液,rO,3,+ H,2,SO,4,+ H,2,O,rO,3,+ H,2,O H,2,CrO,4,2 H,2,CrO,4,= H,2,CrO,7,+ H,2,O,2.,电化学反应,1),阴极：,Cr,6+,+ 6e Cr,Cr,6+,+ 3e Cr,3+,Cr,3+,+ e Cr,2+,Cr,2+,+ 2e Cr,2H,+,+ 2e H,2,2),阳极：,Cr,3+, 3e Cr,6+,4OH - 4e 2H,2,O + O,2,39,2,镀铬的特点、铬镀层的性质及其应用,1.,特点：,1),镀铬电解液的,主要成分,不是金属铬盐，而是铬酸。因此，电流,效率极低，,-16 %,。,2),镀铬所用的阳极不是金属铬，而是不溶解的,铅或铅,-,锑合金,。,3),镀铬,电流密度高,。镀铬电流密度,D,k,=35-70 A/cm,2,而镀铁电,流密度,D,k,=20-30 A/cm,2,酸性镀铜电流密度,D,k,=2-4 A/cm,2,，碱性镀铜,电流密度,D,k,=0.5,0.75 A/cm,2,。,4),镀铬过程的,槽电压较高, V=12V,，一般只需,V=6V,。,5),镀铬电解液,分散能力极低,，对形状较复杂的零件，必须采用象,形阳极。,40,.,镀铬层的性质：,1),镀铬层硬度高，,维氏硬度可达,v600-1400,左右,相当于洛氏,HRC55,70,以上。,2),耐磨性好。,铬镀层硬度高，摩擦系数小，耐热及耐腐蚀性能,好。耐磨性好。可提高零件使用寿命,3,倍以上。,摩擦系数,：,钢,-,钢,= 0.2,铬,-,巴氏合金,= 0.085,铬,-,铸铁,= 0.06-0.08,铸铁,-,铸铁,铬,-,铬,= 0.12,3),亲油性差。,41,3.,镀铬在修造船中的应用：,1),防护,-,装饰性镀铬,一用铜锡合金作底层,+Cr,。,2),耐磨镀铬,(1),镀硬铬,：是硬度高而又耐磨的光泽铬镀层。用于,润滑条件好、负荷不大的零件。如曲轴轴颈。,(1),松孔镀铬,：松孔镀铬是,耐磨镀铬的特殊形式,，它,的表面经过松孔处理而形成许多,网状或点状的沟纹,。沟纹,便于贮油。用于,润滑条件差、负荷大,的零件。如缸套、活,塞环、活塞销、十字头销等。,42,3,镀铬电解液的配制,1.,镀铬电解液的成分,CrO,3,+ H,2,SO,4,+ H,2,O,2.,硫酸和三价铬离子的含量,一般,CrO,3,: H,2,SO,4,= 100 : 1, Cr,3,的含量控制在,/l,3.,镀铬电解液的种类,1),低浓度：,CrO,3,150 g H,2,SO,4,1.5 g/l,2),中等浓度：,CrO,3,250 g/l H,2,SO,4,2.5 g/l,3),高浓度：,CrO,3,350 g/l H,2,SO,4,3.5 g/l,低浓度电鲜液,：分散能力，电流效率较高，镀层硬度高，主要用于耐磨镀铬。,高浓度电鲜液,：分散能力，电流效率较低，工作稳定性好，覆盖能力，用于装饰镀铬。,中等浓度电鲜液,：性能介于两者之间，用于耐磨镀铬和装饰镀铬。称为万能电液。,在船机修造中广泛应用。,43,4,镀铬工艺,镀铬工艺过程可分为,镀前准备、镀铬,和,镀后加工,三个阶段。,1.,镀前准备工作,1),镀前的机械加工,目的是使镀件表面具有正确的几何形状，粗糙度,Ra3.2,以上，对镀后不再进行加工的零件，要求粗糙度低于原图纸的粗糙度,1-2,级。表面不得有砂眼、裂纹、夹渣等缺陷。一般采用磨削及抛光。,2),清洗除油,用有机溶剂,-,汽油、丙酮洗清除油后，再用四氯化碳，碳酸钙粉末脱脂。,3),绝缘与封孔,浸入电解液的不镀部分和挂具应用绝缘材料包扎起来。如用聚氯乙烯薄膜等,;,油孔、键槽用铅块堵住、敲平。,44,4),装挂具并配阳极,(1),挂具要有足够的导电面积，与零件有良好的接触面积，以便足够的电流通过。,D,k,达,50 A/dm,2,。,(2),阳极的形状与被镀零件相似（,象形阳极,），阳极与阴极之间的距离一般为,25-50mm,。,图 气缸套镀铬挂具图,1-,气缸套极心铜管；,2-,绝缘物；,3-,撑铁；,4-,铁板；,5-,气缸套；,6-,铅锑合金阳极；,7-,定位器；,8-,绝缘物,45,5),入槽前酸洗除油,入槽前除油是保证镀铬质量的关键。零件镀铬的缺陷多半是由于这道工,序未做好。一般用,H,2,SO,4,或,HCl,溶液洗刷，清除氧化膜。用水冲洗，再用,40-60,的,Na,2,CO,3,饱和溶液去除残留酸液。,6),预热及阳极浸蚀,1),预热：,零件入槽后，先预热,515min,。,2),阳极浸蚀：,阳极浸蚀的目的是使零件表面进一步裸露金属组织。所谓阳极浸蚀即是,零件接阳极,，,铅板接阴极,进行反镀，电流密度约为正镀的一半。,(1),钢件浸蚀时间为,0.5-1 min,。,(2),铸铁零件浸蚀时间为,5-10 s,（或不浸蚀）。,(3),不锈钢、高合金钢零件浸蚀时间为,2 min,。,阳极浸蚀后立即反镀，一般先采用,75 A/dm,2,的大电流冲击,60-90 s,后，恢,复正常电流密度。,46,2.,镀铬,1),镀铬的电解规范,:,指电解液的,成分、浓度、温度,和,电流密度,等。,铬镀层的性质与电解液的电解规范有密切的关系。右图为在中等浓度电解液中，在电解液成分不变时，改变,电解液的温度,t,和,电流密度,k,可得三种不同的铬镀层。,图,7-3,中等浓度电解液中获得各种铬镀层的区域范围,-,光泽铬（硬铬）；,-,乳白铬；,-,灰暗铬,t,/,k,47,(1),乳白铬（,区）：,温度高,t,= 65,以上，电流密度,k,范围广。乳白铬层硬度低,HV = 500-600,，韧性好、裂纹少、装饰铬。,(2),光泽铬（,区）：,温度高,t,= 40-65,，电流密度,k,范围广。光泽铬层硬度低,HV = 900,，与基体结合强度高、裂纹较少、光亮、耐磨镀铬。,(3),灰暗铬（,区）：,t,= 35-40,，,k,任意，硬度高，,HV = 1200,，脆性大、裂纹,多，镀量具、刃具。,当,k,很低，约为,4-5A/dm,2,时，不沉积铬。,在镀铬过程中，对电解规范必须严格控制，特别是温度，不得超,过,1-2,，否则不能得到良好的铬镀层。,48,2),镀硬铬的电解规范,硬铬是指,硬度高而又耐磨,的,光泽铬镀层,，,区内镀出的铬层。,CrO,3,：,230-250g/l,H,2,SO,4,：,2.3,-,2.5g/l,D,k,：,35,-,50A/dm,2,T,: 55-63,3),松孔镀铬的电解规范,松孔镀铬是它的表面经过松孔处理而形成许多点状或网状的沟纹，可储存润滑油。,松孔镀铬层的耐磨性好坏取决于网纹的,密度、宽度,和,深度,。宽度、深度太小，分布稀，则达不到改善润滑条件的目的，太密、太宽，承压面积小，导热性差，工作条件恶劣。一般宽度,不小于,0.06mm,，深度为,0.04,0.09mm,孔隙率为,25 %,35 %,。所谓孔隙率是指以镀络层表面网纹或点状孔隙所占的面积与镀络层总面积之比来表示。,49,松孔镀铬的电解规范：,电解液的浓度： 中等浓度或低浓度,CrO,3,与,H,2,SO,4,配比,: 100:0.85,0.9,或,100:1,电解液的温度,t,:,气缸套为,61,63,活塞环为,58,60,电流密度,k,:,气缸套为,30,50 A/dm,2,活塞环为,40-70 A/dm,2,图 松孔铬镀层,a),大沟纹网铬层；,b),中等沟纹网铬层,c),小沟纹网铬层,50,4,）松孔镀铬层的形成方法,(1),机械松孔：,用专用工具在镀前将零件,表面滚压,或铣削出许多有规则的,凹坑或,小孔,，再镀铬。这时镀铬层表面是原来零件表面外形的复制，保留原,加工痕迹。,(2),电化学松孔：,网膜电化学松孔：,是利用铝合金或硬质塑料制成衬套，衬套上,打好需要的各种形状的小孔，然后将衬套罩在己镀好铬层上，放回镀,槽内，进行,阳极浸蚀,（电流反接）。孔中镀铬层被腐蚀，形成小孔。,内应力电化学松孔：,就是对己镀好的并且有,细小裂纹,的铬镀,层，再进行,阳极,浸蚀，使己形成的细小裂纹逐步扩大和加深，而呈现,网状或点状的松孔镀铬层。,51,镀铬层产生裂纹的原因：,是电镀过程中有,内应力,（拉应力）产生。,内（拉）应力产生的原因：,a.,晶体有晶格的转变：,沉积铬开始无一定结晶形状，而是以金属原子堆的状态析出，当原子堆增厚到一定厚度时，才有结晶形成。随着晶体的长大，不稳定的,六方晶格将转变为稳定的体心立方晶格,，,而体心立方晶格的比容又比六方晶格小。因此，镀层的体积随之缩小。结果镀层中便产生了内应力（拉应力）。,b.,氢气渗入晶格,，组成固溶体，挤歪晶格，增加了内（拉）应力。随着镀层增厚，晶格之间内应力继续增加，使晶格扭曲，镀层破裂，形成裂纹。,随着温度的升高，仅有立方晶格的铬晶体产生，没有组织的变化，因而无裂纹产生。一般在,75,以上，几乎没有裂纹产生,。,52,图 铬镀层有裂纹网的界限,(3),周期换向松孔镀铬：,它的原理是在整个松孔镀铬工艺过程中，每镀,15 min (,开始镀,30min),，进行,36s,的阳极处理（阳极化）后，再重新换成阴极,.,由于改变极性，中断电流,使铬晶粒停止增大,同时零件上的微小镀瘤较其它平滑铬层处溶解得快,零件变成阴极后重新形成新的结晶核心,.,因此,镀层结晶细致,镀瘤变得非常细小,表面显得光滑,再进行阳极浸蚀松孔处理,(6 min),后可以不再进行机械加工。,周期换向松孔镀铬工艺应用于,活塞环松孔镀铬,。,53,3.,镀后表面处理及加工：,1),热处理：,目的为去氢、消除内应力。油煮或在,烘箱中加热,180,200,，保温,2,3h,1,2,3,图 松孔镀铬层断面示意图,1,沟纹；,2,疏松层；,3,边缘凸起,2),机械加工：,磨削。,54,5,镀铬安全拔术,1.,镀铬时有大量的气体逸出，会从槽中带出铬酸的雾团。铬酸毒性大，必须有,抽风装置,车间通风良好。,2.,铬酸、硫酸、苛性钠等,对皮肤有伤害,，应十分注意，溅到身上后，应立刻洗掉。,3.,不能遇明火,，,和,混合后，点火会爆炸。,55,-,镀铁,(Iron-plating),1,镀铁原理,1,电极及电解液,1),阳极,低碳钢板,2),阴极,零件,3),电解液, FeCl,2,4H,2,O + HCl + H,2,O,2,电化学反应,1),阳极反应：,Fe - 2e Fe,2+,4OH,-,- 4e 2H,2,O + O,2,2),阴极反应：,Fe,2,+,+ 2e Fe,2H,2+,+ 2e H,2,56,2,镀铁的特点,1.,结合强度高,:,剪切强度一般为,160MPa,以上，最高可达,320MPa,。,2.,镀层晶粒细，硬度高：晶粒为亚结构组织也有称为超细晶组织。,硬度一般可达,HRC5658,，最高可达,HRC62,3.,沉积速度快，镀厚能力强： ，,。,4.,镀层厚度,:,Fe: 2mm,以上,;,Cr: 1mm,以下,。,5.,电流效率高,: Fe: 90 %,以上；,Cr:816 %,。,6.,原料广、成本低、污染少。,57,3,镀铁工艺,1.,镀前准备,:,清洗、酸洗及活化等。,2.,镀铁,1),不对称交流电起镀,目的,:,使底层内应力小，硬度低，结合强度高，一般有效电流密度为,2-4A/dm,2,，,1-3min,，不对称比,=D,正,/D,负,=1.3,，,(D,有效,= D,正,- D,负,),。,2),不对称交流电过渡镀,起镀后，均匀改变,，在,45 min,内,从,1.3,改变为,8,，保持,5-10 min,。使应力与硬度均匀增加，防止中间脱层。,3),直流镀,过渡镀后，在不断电的情况下，把交流电转换成直流电。,3-5 min,内调整到要求的电流密度。,58,3.,镀后处理,1),碱钝化：,镀后的工件立即用清水冲洗干净。在,10 %,20 %,的苛性钠溶液中停留,15,30 min,。用水冲洗干净。生成一层碱性钝化膜，防止生锈，保持光滑。,2),热处理：,去氢，消除内应力。与镀铬相同。,3),机械加工：,磨削。,59,7-4,电刷镀镀加工,(,涂镀、刷镀、无槽电镀,(Electrochemical Plating (ECP),1,涂镀加工原理、特点及应用范围,1.,原理：,工件接,负极,、镀笔接,正极,，,镀液中的金属正离子在电场作用下在阴极表面获得电子而沉积涂镀在阴极表面，满足工件尺寸和表面性能的要求。,厚度可达到,0.001-0.5mm),图涂镀加工原理,1-,盛液盘；,2-,电解液；,3-,零件,4-,输液管；,5-,阳极及抱套；,6-,镀笔；,7-,稳压电源,60,2.,特点：,1),设备简单、施工方便、特别,适合于现场施工,。,2),涂镀层种类多，可实现复合镀层以满足表面性能的要求。,如，,硬度,(HRC40-50),，耐磨性，耐腐性,等。,3),镀层与基体的结合力高,(,高于槽镀的结合强度,),，生产效率高,(,比常规电沉积高,5-50,倍,),，镀层厚度的可控性强。,4),生产效率低，劳动强度较大,。,3.,应用范围,1),恢复零件的尺寸和几何形状,。,2),填补零件,表面上的划伤、凹坑、斑蚀、孔洞等缺陷。,3),改善表面性能,：如大型、复杂、单个小批工件的表面局部镀,镍、铜、锌、镉、钨、金、银等防腐层、耐磨层等。,61,2,电刷镀的基本设备,1.,电源：,电压在,3-30V,无级可调，电流自,25-500A,。,要求：,1),附有,安培小时计,，用以控制消耗电量来控制镀层厚度。,2),输出直流应能很方便地,改变极性,，以便进行反接电解处理。,3),应有,短路快速切断保护和过载保护功能,。,2.,刷镀笔：,由,导电手柄、阳极及包套,组成。,阳极采用不溶性石墨块,(,铂,-,铱合金,)+,脱脂棉,+,涤棉套组成。对于窄缝、小孔、,深孔等表面的涂镀，需采用钝性铂等作为阳极。,3.,刷镀液：,刷镀液由,金属络合物水溶液及少量添加剂成份,组成。其金属离子,量比一般电沉积高,5-25,倍，它包括电净液、活化液、镀底层溶液和工作层溶液，,可根据所镀金属和用途不同而选用。,4.,回转台：,用于刷镀回转体的工作表面，可用旧车床改装，需增加电刷等导,向机构。,62,3,电刷镀加工的工艺过程及要点,工艺过程包括：表面预加工,-,除油、除锈,-,电净,-,活化处理,-,镀底层,-,镀工作层和镀后防锈处理等。,1.,镀前准备,1),表面预加工,：除掉毛刺、不平度、疲劳层等使,Ra2.5m,2),清洗除油、除锈,：采用砂布打磨除锈，用汽油、丙酮等除油。,3),电净处理,：目的是进一步除去微观上的油污。,对于有色金属和易氢的超高强度钢，电净时工件接正极，使表面阳,极溶解；对于钢、铁等材料，电净时工件阴极上产生氢气泡，使表面的,油污去除，脱落。,4),活化处理：,去除工件表面的氧化膜、钝化膜或析出的碳元素，微,粒黑膜，活化后用水冲洗。采用,1,号液时，工件可接阳极或阴极；采用,2,号、,3,号液时，工件接阳极，活化后用水冲洗。,63,2.,涂镀,1,）刷镀底层：,需先用特殊镍、碱铜或低氢脆镉液预镀一薄层底层，厚度为， 以提高,结合强度,，对于不同的材料工件可选用不同的涂镀底层。,(1),特殊镍底层：,适用于不锈钢、铬及镍材料和高熔点金属等。,(2),碱铜底层：,适用于难镀的金属如铝、锌或铸铁等。,(3),低氢脆性镉：,适用于对氢特别敏感的超高强度钢。,2),镀尺寸镀层和工作镀层,单一镀层不能超过,的安全厚度,，快速镍和高速铜不能超,过，若待镀工件的磨损量大，则需先刷镀“尺寸镀层”来增加尺,寸，或用不同镀层交替，迭加，最后镀工作镀层。,镀后清洗及防锈：冲洗后用压缩空气吹干或用理发吹风吹干，并涂以,防锈油或防锈液。,64,4,电刷镀技术的应用范围,1,.,恢复磨损零件,的尺寸精度与几何精度,2.,填补零件表面,的划伤沟槽、压坑：如机床导轨、压缩机的缸体、活塞、液压的油缸及柱塞等。,3.,补救加工超差产品,。,4.,强化零件表面,：如在模具型腔表面刷镀的非晶态镀层，可以使寿命延长,20%-100%,。,5.,提高零件表面导电性,：在电解槽汇流铜排接头部位镀银，可减少电阻，降低温升，在大型计算机的电路接点处电刷镀金处理，能降低接触电阻，防止金属氧化造成的断路。,65,6.,提高零件的耐高温性能,：,Co-Ni-P-Nb,非晶态镀层的晶化温度可,达,320,，在,400500,高温下，镀层由非晶态向晶态转变后，同时析,出第二相组织，由此提高镀层的高温磨损的性能。,7.,改善零件表面的钎焊性,。,8.,减小零件表面的摩擦系数,：选用铟、锡、铟锡合金及巴氏合金,等镀层，能使摩擦系数下降，镀,0.6-0.8m,的铟镀层时不仅能降低摩,擦系数，并且能防止粘着磨损，加入,MoS,2,，石墨等微粉自润滑。,9.,提高零件表面的防腐性,：阴极性镀层：金、银、镍、铬等；阴,极性镀层有锌、镉等。,10.,装饰零件表面,：金属制品、首饰上镀金、镀银层；仿古刷,镀；秦兵马俑上刷镀仿青铜色。,66,