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钳工维修技术培 训 教 材维修工人技术培训钳工教材目录1、机件和部件的装配和修理2、钢铁材料3、钢铁的火花鉴别及热处理4、有 色 金 属5、一般工具的使用和维护6、热 装 配7、联 轴 器8、联轴器的找正9、齿 轮 蜗 轮10、滚 动 轴 承11、滑 动 轴 承12、轴 的 修 理13、液 压 传 动第一节 机件和部件的装配和修理（一）机件和部件的装配和修理每部机器能够正常工作的最大期限，即使用寿命的长短，决定于机器工作性能的改变，如果机器在工作中发现其功率降低，电量（燃料）和润滑油消耗增加，有冲击及不正常噪音出现，这都说明当时机器工作的技术性能和原来规定的技术标准产生了很大的差别，工作质量就开始急剧的恶化。因为机器在全部工作过程中不可避免地产生磨损，由于磨损达到或超过一定极限值时机件间的配合被破坏，机器便可能发生事故，所以必须停工进行修理。为了使机器中损坏的机构、部件和机件恢复其所丧失了的工作能力，必须进行一系列按一定次序进行的工艺程序，这种工艺程序主要有：机件和部件的修理工艺和装配工艺。每一个工艺程序是一个或一组互相有联系的工人对机件、部件或整个机器所进行的全部工艺过程中的一个部分。凡是属于一个一定的连接，并且用一个工具来完成的工序的一部分称为工步。在工作过程中工人所完成的个别动作称为工步单元。一系列连续的工步可以合并成为一个工序。工序和工步在拟订工艺过程时被规定在技术文件中，而工步的单元则不作规定，可以由不同工人用不同的方法进行。工人为了能够精通自己的业务，应该随时分析研究改进各个动作，选择最合理和最完善的操作，也提高效率和改进质量。（二）修理工艺的概念修理工艺是将被磨损坏的机件或部件当作为“材料”，并将这种材料的许多修复工序当作为“加工”过程，最后使机器恢复原有的工作能力而“制成成品”。由于机件的工作不可能消除磨擦力，因此由自然磨损而产生的缺陷是不可避免的。除了磨擦外，机件还受到各种外力的作用，由此所引起的拉伸、压缩、剪切、扭转和弯曲等变形，使机件金属表面和内部承受很大应力，结果使机件的几何形状改变和配合破坏，这类缺陷也是很普遍的。机器在操作过程中，因操作技术不熟练，维护不合理或疏忽大意、润滑不及时等，使磨损意外增长而产生操作缺陷。在设计时，因材料选择不当不正确的规定公差和配合，机构确定得不合理等，使机件迅速损坏而产生设计缺陷。在机械制造工艺中，由于机械加工、铸造和热处理不正确，违反工艺规程和装配不合理等，因而产生工艺缺陷。以上各种缺陷照例不应该发生，但是这些缺陷在实际工作中还是经常遇见的。此外，还有因金属疲劳使机构损坏，因技术上和操作上的重大过失恶性地使机件损坏，或因突然天灾和其它原因使机器意外的损坏，这些都是不正常的现象。在我国冶金企业中有着各种类型和结构的机械设备，为了消除机件和部件所产生的上述缺陷，必须拟订真确合理的规程。修理工艺的主要任务是及时地预防剧烈增长的事故性磨损而防止故障和缺陷的产生，和及时地修复机件的缺陷和损坏，使机器恢复原有的工作能力。为了达到这个目的，除了不能修复的损坏机件必须更换外，基本上采取两种修理方法：1）恢复原有公称尺寸的修理；2）改变原有公称尺寸修理。恢复原有公称尺寸的修理在修理实践中是应用最广的一种方法。实行这种方法时，完全采用了机件修理的一般工艺方法：焊接、电镀、金属喷镀、机械加工和钳工工作。在修理冶金机械零件时焊接是应用很广的方法之一，50%以上的机件可用焊接修理。它大大地简化和加速修理工作，在很多情况下，它是完成修理工作的主要方法。在修理工作中常遇到的焊接工作有三种：焊接、堆焊和补焊。损坏的机件的焊接主要是将机件中已磨损或损坏的部分切除，然后焊上新的部分，并使保持机件原有形状和尺寸。堆焊是机件磨损表面焊上一层金属，这样不仅恢复原有尺寸，并提高了耐磨性。焊补是将机件损坏的孔洞、裂纹或其它类似的缺陷全部或部分地进行修补工作。电镀和金属喷镀主要是修复机件的磨损表面以恢复其原有的尺寸。有机械加工和钳工方法修理机件以恢复其原有的尺寸和形状主要有：用镶配修理套管、套筒、环或螺塞；有的单面磨损与对称的机件经过不大的加工后，可以将它移置和翻转后继续使用；此外，对称强度要求不高的机件可用螺钉。铆钉和销钉补缀裂纹，用各种万能胶来胶结金属材料，用油灰来填补各种器壳、容器和盖子等壁上裂纹、缩孔和其他缺陷。用塑性变形有修理方法可以修复机件的磨损、凹陷、弯曲等缺陷，在修理时常在加热或加热的情况下利用机件金属的变形，使被挤压的金移向机件磨损部分，磨损量和弯曲扭转变形较小的以及薄壁机件用冷塑性变形和冷矫正。第二节 钢 铁 材 料(一) 金属材料的力学性能 机械设备的一些零、部件往往受到不同性质的外力作用，使这些零、部件引起拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转等变形，由于外力的作用结果会产生一定的破坏作用，因此，制作零、部件使用的金属材料必须具有抵抗外力的能力，以不致于发生破坏或过度变形，这种能力通常称为金属材料的力学性能（又称机械性能）。为了衡量金属材料的力学性能，在检验过程中，规定了一些项目作为衡量标准。在机械设备安装工程中主要应用的有下列几项：1、应力与强度 金属材料在外力作用下，在其内部单位面积上所产生的内力称为应力，依其性质不同，有拉应力、压应力、剪应力等。应力的使用单位是公斤/厘米2或公斤/毫米2。金属材料在外力作用下，抵抗变形和断裂的能力称为强度。根据外力性质不同，可分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度、抗扭强度等。金属材料的强度是衡量材料性能的一个重要指标。2、疲劳 金属材料在受重复或交变应力作用下，循环一定周次后断裂时所能承受最大应力称为疲劳强度。此时的周次称为材料的疲劳寿命。金属材料的疲劳强度往往比单方面受力的强度低得多。3、韧性与脆性 金属材料对冲击负荷的抵抗能力称为韧性，根据测定时的温度不同，冲击韧性可分为低温冲击韧性和高温冲击韧性。金属材料的冲击韧性随温度下降而降低的性质称为冷脆性。4、硬度 金属材料抵抗另一较硬物体压入的能力称为硬度。常用的有布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRC)、肖氏硬度(HS)等。硬度与材料强度大体成正比关系，材料的硬度越大，强度越高。5、弹性 金属材料在外力作用下发生了变形，当外力去掉后，仍能完全恢复原形状的性能，称为弹性。6、热膨胀性 金属材料大都有热胀冷缩性能。为了衡量膨胀的程度，可用线膨胀系数来表示，就是每升1时，材料伸长值为原来长度的比值，用下式表示： l K = L（T2 T1）式中 K线膨胀系数； L原件长度； T1 T2末温度与原温度 i膨胀长度几种主要金属材料的线膨胀系数如表所示：几种主要金属材料容重、熔点及线膨胀系数名 称容 重(吨/米2)熔 点()线膨胀系数钢7.85135014000.000012灰 口 铸 铁6.607.4012000.000011黄 铜8.208.859500.000019青 铜7.508.909000.000018锡基轴承合金7.347.75185241铅基轴承合金9.3310.67181244(二) 钢铁材料分类 钢铁材料由于所含化学元素的品种及数量不同，因而表现了不同的性能。钢铁材料是铁与碳的合金，含碳量在1.7%以上称为生铁，含碳量在1.7%以下称为钢。钢铁产品牌号的表示方法有两种：一种是汉字牌号，它是用汉字(符号)和阿拉伯数字来表示；另一种是汉语拼音字母(符号)或国际化学符号和阿拉伯数字来表示。牌号中符号部分表示的意文有两方面：1、产品的名称、用途、冶炼方法和浇注方法，用汉字缩写或汉语拼音字母表示；2、产品主要元素用中文名称或国际化学符号表示。牌号中数字部分表示的意文也有两方面：1、产品的顺序号；2、产品中主要元素的含量。(三) 钢铁的化学特性 为了调整钢铁材料的性能,在冶炼时特别加入一些元素,或设法除去一些有害元素,用以提高强度，改善力学性能，或提高抵抗腐蚀的能力。例如钢含碳量多时强度高，但脆性增加；含碳量少时强度低，但塑性好。又如钢中加入大量的铬钢就不生锈，成为不锈耐酸钢等等。影响钢的力学性能的元素主要有碳、硅、锰、硫、磷等五种，碳、硅、锰可提高钢的强度和硬度，但塑性及韧性降低。硫为有害元素，硫与铁化合成硫化铁，在热加工时由于硫化铁熔融，往往造成裂纹，这种现象称为热脆。磷虽可提高强度和硬度，但冷加工时往往脆裂，这种现象称为冷脆。因此，在材料标准中对硫磷的含量都作了限制。(四) 铸铁铸铁是由高炉冶炼出来的生铁经过配料并加以熔化浇铸而成的。铸铁也是铁碳合金，它除了铁、碳以外，还包含有硅锰、硫、磷等元素。铸铁的用途比较广泛，如机械设备中的一些机座、工作台、缸体、轧辊等等，大多用铸铁制成的。铸铁所以应用广泛，主要是它有良好的铸造性、切削加工性、耐磨性和减震性等特点，而且价廉。但铸铁也有其弱点，它的强度比钢低，塑性、韧性也比较差。铸铁主要有以下几种：1、白口铸铁，含有大量的碳化铁，断面呈银白色，故称白口铁。这种铸铁质硬性脆，不易加工，因此主要用于炼钢、制造可锻铸铁和一些不需加工的铸铁。2、灰口铸铁，含有大量的片状石墨，断面呈暗灰色，有时甚至呈黑色，故呈灰口铁。灰口铸铁铸造容易，便于加工，性脆、强度比较低。多用于不需要高强度与硬度的铸件上。灰口铸铁用符号“HT”表示，是灰、铁汉字的汉语拼音的一个字母，如HT1532表示灰铸铁抗拉强度是15公斤/毫米2。抗弯强度是32公斤/毫米2。3、可锻铸铁，将白口铸铁加以特殊的石墨化退火(可锻处理)后，就得到可锻铸铁(俗称马铁)。可锻铸铁不能锻造，但它的韧性较灰口铸铁好，能承受一定的冲击负荷，多用于铸造机械零件和管子配件。可锻铸铁用符号“KT”表示，是可、铁二字汉语拼音第一个字母。4、球墨铸铁，是在铁水中加入适量的镁，使片状石墨结晶成球状石墨，即成球墨铸铁。球墨铸铁的铸造性、切削加工性、减磨性都比灰口铸铁好，同时又具有钢的高强度性能。由于具有以上一些优点，球墨铸铁广泛应用在机械制造工程中制造性能要求较高的铸件，如曲轴、活塞、齿轮等。球墨铸铁的缺点是：熔炼和铸造工艺要求较高，减震性能也不如灰口铸铁。球墨铸铁用符号“QT”(球、铁)另加强度值数字表示。(五) 钢 工艺用钢种类很多，按国家标准有三种分类方法： 1、按冶炼方法分，有平炉钢、转炉钢和电炉钢、普通碳素钢和低合金钢都是平炉和转炉生产的，合金钢大多是电炉冶炼的。 2、按用途分，有结构钢、工具钢、特殊钢等。 3、按化学成分分，有碳素钢(普通碳素钢、优质碳素钢)与合金钢等。合金钢又因所加元素不同，有锰钢、硅锰钢等等。(1) 普通碳素钢 普通碳素钢按其含碳量多少，分为低碳钢(含碳量在0.25%以下)、中碳钢(含碳量在0.250.55%之间)、高碳钢(含碳量在0.6%以上)。低碳钢强度硬度较低，而塑性、韧性较好；中碳钢具有较好的综合机械性能；高碳钢强度、硬度较高，塑性、韧性较低。按照国家标准，普通碳素钢分为三类：甲类钢是按照钢的机械性能供应的，不保证化学成分，这种钢使用时一般不再进行压力加工和热处理。它用符号“A”表示，从A0到A7(如A3称为甲类3号钢)，数字号码越大，含碳量越高，因而强度置高，硬度越大，但塑性、韧性相应减弱。甲类钢主要用于机械结构和建筑材料，其机械性能及用途如表所示：甲 类 钢 机 械 性 能 及 用 途钢号机 械 性 能用 途 举 例s(公斤/毫米2)不 小 于b(公斤/毫米2)5(%)10(%)按尺寸分组一组二组三组A0A0F322218用于受力不大的零件，如水和煤气管钢筋，地脚螺栓、螺母、垫片、铆钉、焊接件及冲压件(容器、设备壳体)等，其中以A3钢较为常用。A1A1F32403328A1A2F22201934423126A3242322384041434447272625232221A4A4F262524424445484952252423212019用于承受中等外力的零件，如螺钉、螺杆、轴、链轮、连杆、农机零件等注：1、F表示沸腾钢； 2、510指试件标距长度L与试件直径d的比值为5及10。乙类钢是按照钢的化学成分供应的，不保证机械性能，使用这类钢时，往往要经过锻造和热处理。乙类钢用符号“B”表示，从B0到B7，其含碳量如表所示：乙 类 钢 的 含 碳 量钢号B0B0FB1B1FB2B2FB3B3FB4B4FB5B6B7含碳量(%)0.230.060.120.090.150.140.220.180.270.280.370.380.490.500.62特类钢既保证机械性能又保证化学成分，兼有甲乙两类钢性能，用符号“C“表示，从C1到C5。普通碳素钢大多轧制成各种形式的钢材，如角钢、槽钢、工字钢、钢管、圆钢或线材等。为了识别钢材的品种，在普通碳素钢钢材上涂以不同颜色的油漆标志，例如3号钢涂红色，5号钢涂绿色等。(2) 优质碳素结构钢 优质碳素结构钢含硫、磷量较少、强度高、塑性也较好。一般用于制造比较重要的机械部件，也可用来制造工具、刃具等，常轧制成不同的型材供应。优质碳素结构钢分为较低含锰量和较高含锰量两类，牌号用数字表示，例如“15“(通称15号钢)表示含碳量为0.15%的优质碳素钢，”15Mn“表示含碳量为0.15%的较高含锰量优质碳素钢。(3) 碳素工具钢 碳素工具钢主要用来制造工具、刃具、量具及模具。硬度高、耐磨性好。这种钢分优质和高优质两种，用途相似，但用高优质碳素工具钢制作的工具寿命长，价格也贵。碳素工具钢符号“T“另加含碳量的数字表示。例如T7及T7A分别表示含碳量为0.7%的优质及高优质碳素工具钢。碳素工具钢应经淬火热处理才能使用，淬火温度760820。(4) 合金结构钢 合金结构钢是在钢中加入一种或多种元素，而以主要元素命名的，例如加入锰而成锰钢，加入铬而成铬钢，加入硅和锰而成硅锰钢等等。牌号由碳及其它元素的含量来表示。例如15Mn2表示含碳量为0.15%，含锰量小于2%的锰钢。27SiMn表示含碳量为0.27%的含有硅锰元素硅锰钢。合金结构品种繁多，一般都有较高的强度、较好的韧性、耐磨性等。根据品种性能不同，在机械制造上广泛用来制造零件。合金中如果铬含量达到1214%(与其它元素组合时可达19%)时，则具有耐腐蚀性而成为不锈耐酸钢。不锈钢耐酸、碱腐蚀，广泛用来制造耐腐蚀的零件、罐体、管道等。为了节约价格昂贵的铬、镍等金属，根据我国的资源特点，尽量做到不用镍和少用铬，而发展一些含硅、锰、钒、硼等我国实产元素的新钢种。如普通低合金钢16Mn以及合金结构钢40MnVB就是属于这类新钢种。它们的强度比碳素钢高，塑性、韧性都较好，冷弯性、可焊性也好，一般用来制造建筑材料和机械零件。(5) 合金工具钢 常用的合金工具钢有铬工具钢、高速工具钢等。牌号也是用含碳量和其它主要元素含量表示。铬工具钢耐磨性好、硬度高、可淬性好，但韧性差。可以用来制造冷冲模标准齿轮、卡规、量具、样板、钻头、铰刀、车刀、刨刀等。高速工具钢一般称为锋钢，也就是钨工具钢。这种钢硬度高、韧性差，但有一种特殊性能，即赤热硬度(当温度升高至600时硬度不会降低)，用它可以作刃具。它的型号很多，淬火温度是12401285，用油作冷却剂。(6) 硬质合金 硬质合金是指钨钻合金及钨钻钛合金，一般统称为硬质合金。硬度高、耐磨性好，热硬性比锋钢更好，当温度高达900时，硬度仍不变。可作各种刀具，作刀头时，是用铜焊或银焊，将硬质合金刀片焊到刀杆上。 第三节 钢铁的火花鉴别及热处理(一) 钢铁的火花鉴别 钢铁材料在砂轮上磨削时，随着材料品种的不同，散发出的火花形状也不一样。在施工现场鉴别钢材的品种时，可以用砂轮磨削的方法，根据火花的形状，大致可确定钢材的品种。火花的各部名称可参看图3-1，进行火花鉴别时应保持较暗的光度，不然就看不清楚。钢材接砂轮磨削时，手的压力要适宜。一般软钢的火束长约50厘米，中碳钢以上的钢及合金钢的火束长约30厘米。钢材鉴别主要根据流线的颜色、形状、长短，节花的有无与形状及尾花形状来判定。现将经常使用的几种钢铁材料的火花图形分述如下：低碳钢：花量极少，芒线二、三叉呈星形，花形小，叶较粗而亮，流线带橙色而稍暗，火束细长，全体带橙色(图3-2) 图3-2低碳钢火花 图3-1火花的各部名称中碳钢：芒线十数叉，花呈星形，在花尖上更有小花及花粉发生，花数约占全体二分之一以上，火束较上者稍明亮而粗，火花盛开如（图3-3）图3-4高碳钢火花 图3-3 中碳钢火花 高碳钢：火束粗而短，小碎花极多，光度较上者为暗，碎花极为美丽（图3-4）(二) 钢的热处理 钢的热处理就是根据钢本身具有的特点，使它在固态下，采用不同温度进行加热，保温和冷却来改变钢的内部组织结构，进而改善钢的性能，提高钢制品质量的一种重要工艺方法。在制造和修理工具时，大多是用热处理的方法来提高工具的质量，延长工具的使用期限。因此，必须很好地了解热处理的基本知识，正确选用热处理方法，才能收到良好的效果。以下介绍几种热处理方法：一、 淬火：钢件加热到某一温度时，内部结构便会改变，这个温度称为临界温度。将钢材加热到临界温度以上，然后放入水、油、空气中急骤冷却，提高钢的强度、硬度，增加钢件的坚固性、切削性，这种热处理操作称为淬火。因各种钢材的成分不同，所以淬火所需的温度也不一样，如碳素钢淬火时加热温度为740850；合金钢加热温度为680950；高速钢加热温度为13001350。淬火温度的高低应以仪器来测定。但在现场进行热处理时，钢件的温度控制往往是靠颜色来鉴别。当钢件在温度变化时，颜色也随着变化。钢件温度与颜色的关系，可参考下列数值：暗中透出微亮的颜色500520浅 红 色900暗 褐 色600橙 黄 色950红 裼 色650黄 色1000暗 樱 红 色700浅 黄 色1050樱 红 色750黄 白 色1100浅 樱 红 色800白 色12001400红 色850明亮夺目的白色1500为了正确掌握淬火这一热处理方法，必须严格遵守以下规定：1、必须保证钢件的淬火温度，当未达到要求温度时，要继续加热并保持一定的时间，然后才可放入适当的冷却剂中。2、在保证钢件有足够硬度的前提下，淬火的温度越低越好，这也是比较理想的淬火温度，在此温度一能得到较好的硬度和韧性。3、直径大于510毫米的普通碳素钢用水冷却、尺寸较小的用油冷却。温度在550600时，油的冷却性能不大，必须用水，但在200300时，较小的冷却速度用油可以减少钢件变形。4、长而薄的钢件(如锯片等)淬火时最好固定在铁板中间，以减少变形。5、钨钢制成的工具可在水中冷却，细薄工具要在油中冷却。6、高速切削钢刀具淬火时，加热温度要提高到接近开始融合的程度。二、 回火：粹火虽能提高钢的硬度，但钢件经淬火后，内部产生应力及其它不良性能(如增加脆性等)。为此，在淬火后将钢件再加热到临界温度以下的适宜温度，然后按适合的速度慢慢冷却，达到消除内力提高韧性的目的，这种热处理方法称为回火。为了避免回火后冷却时产生裂纹，因此加热温度不可太快，一般应根据钢件的主要用途来确定回火温度及冷却速度。回火温度一般分为三种情况：第一种是低温回火，加热温度为150250，目的是开始消除内部应力，提高钢件的韧性；第二种是中温回火，加热温度为350450，目的是进一步消除内应力，提高钢件的韧性；第三种是高温回火，加热温度为500680，目的是消除全部内应力，并具有很高的硬度和耐磨性。一般碳素钢回火温度150200，高速钢560580，在空气中冷却。结构钢一般在600650温度下进行回火。含铬和锰的特殊钢，在600650回火慢慢冷却，以免产生脆性和降低韧性。三、 退火与正火把钢件加热到临界温度以上的退火温度，然后在炉中或绝热物体中缓慢冷却下来，称为退火。退火或以调整钢材内部组织，增加塑性、韧性，改善加工性能。钢件加热后，保温一定时间，在空气中慢慢冷却，使钢材恢复到正常的细小而均匀的组织，称为正火。正火与退火的区别是冷却速度不同，正火冷却速度快，加热温度有时也高于退火温度。以上介绍的淬火、回火、退火、正火方法都是从整体发生变化，因此又称整体热处理。但在机械制造工业中，往往有些零、部件(如齿轮、曲轴、凸轮、轴销子等)要求表面与内部具有不同的性能，表面要求有较高的硬度与耐磨性，而其内部只具有一般硬度和较高的塑性、韧性，在这种情况下通常采用表面热处理的方法。表面热处理有两种：表面淬火及化学热处理（渗碳、氮化、氧化等）。表面淬火是把钢件表层快速加热到淬火温度（加热方法可用火焰加热或感应加热），立即迅速冷却，使表面得到较高和硬度和耐磨性。表面处理后为了消除内应力，可进行低温回火。下面介绍简单的热处理实例錾子。錾子多用碳素工具钢制成。淬火前先要将錾子磨好，然后在炉中将錾刀加热，随着温度增高，錾子的颜色逐渐变化，当加热到樱红色至浅樱红色之间时，将錾子从炉中取现，立刻将刀尖垂直于水平插入温水中，水平要平静，錾刀入水深度以4毫米左右为宜。錾刀入水后要沿水面移动，这样錾刀周围的水不会火热，大体上可以保持水温不变。待錾刀冷却后从水中取出，这时錾刀刀尖呈白色，但錾子本身却没有冷却。錾刀离水后，錾体的热量迅速的向刀端传导，使刀端逐渐变色，由白而黄、由黄而紫、由紫而蓝。变色的过程就是回火的过程。根据硬度需要，当錾刀变到某一颜色时，将錾子再投入水中冷却，使它的颜色不再变化，而得到所需硬度。颜色的变化以錾刀为黄色时投入水中所得的硬度大，紫色其次，蓝色则更小。几种钢的热处理指标如表3-5所示。 几 种 钢 的 热 处 理 指 标 表3-5钢 种钢 号零 件热 处 理抗 张 力(公斤/毫米2)硬 度(HB)方法温度()介质碳素钢30拉杆、轴、汽缸正火860880空气48170碳素钢40齿轮轴淬火回火830850580640水空气60192228碳素钢45齿轮、水泵淬火回火正火840860580640830850水空气空气546558207192235217合金钢35Mn2曲轴淬火回火正火800820620640840860水水空气8083255302合金钢30Cr轴淬火回火850870550570水油7373241212合金钢30Mo绞板、透平叶子退火淬火回火850870850870550600炉水空气5075146217合金钢40Ni汽缸、回转子淬火回火正火820840550600850870油水/油空气6552170149合金钢30CrNi3杆、传动轴淬火回火820840520550油水90225第四节 有 色 金 属工业上应用的有色金属主要有钢、铝、镍、镁、锌、铅和锡等及其合金。有色金属及其合金象钢一样，一方面可以辗压、拉伸、锻造，制成各种型材：另一方面可经过熔化后铸造。在机械设备上轴瓦常用有色金属及其合金制造。一、铜与铜合金铜具有良好的导电性、导热性、耐腐蚀性、延展性等。铜的熔点为1084，沸点为2310，比重为8.89。纯铜为紫红色，故又称紫铜。实用上铜经常与锌、锡等作为合金而使用。铜与锌的合金称为黄铜，铜与锡的合金称为青铜。铜及其合金由于耐腐蚀、机械性能好，用途非常广泛。黄铜：黄铜的含锌量450%。黄铜中由含锌量的增加，由红色转向黄色。根据性质黄铜可分为锻造黄铜与铸造黄铜两类。为了改造普通黄铜的性质，在铜锌合金中加入锡、镍、锰、铅、硅、铝、铁等元素，就成为特殊黄铜，如锡黄铜、镍黄铜等。此外，以镍为主要添加元素的铜基合金称为白铜。锻造黄铜有普通黄铜与含有其它元素的锡黄铜、铅黄铜等多种。普通黄铜用符号“H”加铜的纯度数字值表示，如H90表示含铜90%的黄铜。含有其它元素时，还需加注元素符号，如HSh90-1表示含铜90%、含锡1%的黄铜。锻造黄铜加工成板条、棒、线、管等型材供应。在机械设备中，用来制造机械零件。铸造黄铜供铸造用，由于所含元素不同，有铸铅黄铜、铸硅黄铜等品种，用符号“ZH”加元素符号表示，例如ZHA1 67-2.5表示含铜67%、含铝2.5%的铸铝黄铜。铸造黄铜耐磨、易于刮修，可以制作轴承衬套及蜗轮等零件。青铜：青铜按其所含元素不同，分为锡青铜、铝青铜等多种（除锡青铜外又统称无锡青铜），用符号“Q”加元素符号及含量值表示，如QA17表示含铝为7%的青铜。如果是铸造青铜则在符号前注“Z”字样。锡青铜具有较高的耐磨性、机械性能、铸造性能和良好的耐腐蚀性。无锡青铜又称特殊青铜，它除了具有很高的强度、耐腐蚀性和耐磨性外，还具有高的导电性、导热性和热强性等。由于它在许多性能方面超过锡青铜，因此是锡青铜代用品，在机械设备上广泛用来作轴承衬套、铸件等。二、铝及铝合金铝是一种银白色轻金属，它的比重在20时是2.7克/厘米3，熔点658。铝有较高的导电性、导热性和耐腐蚀性。铝的塑性极好，但强度较低。由于纯铝的强度较低，一般在工艺上都采用铝与其它元素组成的铝合金。铝合金有较高的强度和具有纯铝的其它特点。大部分铝合金还可用热处理方法使其强化。铝合金可分为铸造铝合金、变形铝合金以及铝合金加工产品。铸造铝合金用“ZL”和顺序字母组成，如ZL4表示含元素4%的铸造铝合金。三、锌与锌合金锌的颜色为浅灰色，熔点419，比重7.1，沸点906。锌具有良好的耐腐蚀性和机械性能。纯锌主要用于钢皮、钢丝、钢管的表面防腐层。锌合金主要用于压铸零件，制造轴承合金和压力加工制品。锌合金可分为压铸用锌合金，锌基耐磨合金和压力加工用锌合金等。由于锌合金具有良好的耐磨性和流动性，熔点低，有较高的强度，在机械制造工业中广泛采用它作为耐磨材料，以代替昂贵的铅铜和低锡巴氏合金。四、铅、锡及其合金铅呈浅灰色，它的特点是比重大（11.34），熔点低，可塑性好。但铅的强度低、电阻高、线膨胀系数大。锡呈银白色，比重7.2。锡的特点是耐蚀性高、可塑性大，但强度较低。锡主要用于重要制品的镀锡，制造易熔合金、焊料、轴承合金等。五、轴承合金轴承合金又称巴氏（巴弼）合金，是用来制造轴瓦的合金。轴承合金品种很多，常用的有锡基轴承合金及铅基轴承合金等。锡基轴承合金又称锡基巴氏合金或乌金，是锡（80%以上）与锑、铜的合金。锡基轴承合金具有硬度大、耐冲击震动、耐腐蚀性好、耐高温及导热性好等特点。其缺点是成本高，贴服性较差。主要用于高速、高压机械设备的轴瓦上。锡基轴承合金：是铅（60%以上）与锡、锑、铜的合金。铅基轴承合金具有磨擦力小、贴服性好、铸造性能好的特点，缺点是疲劳强度较低，韧性及耐震能力低于锡基轴承合金，也不耐高温、导热及耐蚀性较差，一般用于中、小负荷机械设备的轴瓦上。第五节 常 用 工 具 使 用一、 钢锯：钢锯如图1所示，是由锯弓和锯条组成。锯条用高优质工具钢经硬化和回火制成。锯条有全硬的和柔韧的。全硬锯条用于锯割工具钢、铸铁、钢轨和其它切面较厚的材料，柔韧锯条用于锯割管子和切面较薄的材料。使用钢锯应注意以下几点： 1、锯条装入锯弓时，锯齿要向前，松紧合适。 图1 钢锯 2、锯割时，工件要固定好，锯路要直。若锯条断裂换新时，要改变锯路或从另一方向锯入。 3、向前推时要加压力，推的方向要直，动作要轻稳，返回时不加压力，轻轻拉回。软料每分钟约拉锯5060次，硬料3040次。开始锯时要慢，快锯完时也要慢，以防锯条拆断。 4、锯较薄工件时，可在两面夹木片或金属片一起锯割。 5、锯较厚工件时，因锯弓宽度不够，锯不到底，可倒换几个方向锯割。如工件长度允许，也可将锯条横装以便加大锯的深度。 6、钢锯条每英寸14齿的适用于锯大断面的工件和软钢；18齿的适用于锯硬钢；24齿的可锯角钢、黄铜、钢管；32齿的锯薄壁钢管和金属板。二、 丝锥和板牙：丝锥如图2所示，由工作部分、柄部组成，柄部有方榫可装在机制攻丝工具或板手上。它用于加工内螺纹。攻丝时，金属屑从排屑槽中排出。丝锥一般为三支一组。丝锥的精度等级：机用的有1、2、2a、3a两个等级，丝锥一般用工具钢制成。使用丝锥时应先选择好合适的规格，然后在方榫上配置好扳手（机用时配好保险夹头）。攻丝前要进行钻孔，钻孔应略大于丝锥的要径。钻孔的大小可参照表1。钻孔后，孔边用刀具倒角，去掉毛刺，再开始攻丝。攻丝时，工件要把稳、丝锥要放正，用轻而均匀的压力将丝锥旋入孔中。攻丝要保持与丝孔同心。 图2 丝锥不损坏丝锥，必要时每前进一周倒转1/41/8周。开始时用适当压力，当旋转几周后，丝锥就顺丝自进，不需再加压力。攻丝时铁屑要随时清除掉。钢件攻丝时，要加润滑冷却剂，这样可延长丝锥寿命，提高工件质量。铸铁、铜、铅等材料攻丝时，不要加润滑冷却剂，以免影响攻丝的顺利进行。不锈钢、钛合金攻丝时，由于此种材料韧性比较大、特别粘、丝锥易断，为此，可采用图3所示方法，磨掉间隔齿可防止上述情况的产生。板牙：板牙用以加工外螺纹，其形状好似一个圆螺母，只不过是在其上面钻有几个排屑孔道，并形成刀刃（图4所示）。板牙一般用优质工具钢制成。板牙套丝方法与丝锥大致相同。选用板牙的直径应与螺杆直径相同，可参照表2。套丝以前，螺杆头上要倒角，套丝时，螺杆要在虎钳上夹紧，扳手与螺杆要垂直，不能 图3 攻丝时磨去间隔齿示意 图4 板牙偏斜、转动时，开始加些压力，转12圈后要按攻丝方法回转，以便排出碎屑。钢料上套丝要加润滑冷却液，套光丝后以螺母进行试验，用手能拧入即可。常用攻丝孔所用钻头直径（毫米） 表1螺纹直径螺距钻头直径螺纹直径螺距钻头直径铸铁、青铜、黄铜钢、可锻铸铁、紫铜、层压板铸铁、青铜、黄铜钢、可锻铸铁、紫铜、层压板20.40.251.61.751.61.751421.5111.812.412.91212.5132.50.450.352.052.152.052.1530.50.352.52.652.52.651621.5113.814.414.91414.51540.70.53.33.53.33.550.80.54.14.54.24.5182.521.5115.315.816.416.915.51616.517610.754.95.255.281.2510.756.66.97.16.777.2202.521.5117.317.818.418.917.51818.5191.58.48.5101.2510.758.68.99.18.799.2222.521.5119.319.820.420.919.52020.521121.751.51.25110.110.410.610.910.210.510.71124321.5120.721.822.422.9212222.523三、 麻花钻头：麻花钻头用来钻孔的，它是由钻柄和杆两部份组成（图5），麻花钻头是由碳素工具钢(用于低速)制成的，钻头分为两种，一种为小规格钻头，钻柄是直的，用钻卡头固定；另一种为大规格钻头，钻 图5 麻花钻头柄有角度用钻库固定。 钻孔前先在钻孔部位找好中心点打上冲眼，将选好的钻头用钻卡拧紧固定在钻床上，或用钻库固定在钻床上。同进，将工件固定在钻床台面夹具上，将钻头对准工件上的冲眼。钻时向下加压力（钻头与工件接触后要合对一次位置是否正确）。钻孔时，工件的表面与钻头的中心线垂直，否则钻孔会偏斜。钢材钻孔要加润滑剂，铸铁和铜钻孔则不加润滑剂。当要钻透时压力要轻。如钻孔较大，要先用小钻头钻完小孔，再用大钻头扩钻，分两次钻成。钻头角度选择：钻刀夹角是否正确，对钻孔切削是否顺利有直接关系。一般钻刀夹角与被钻材料的硬度有关，硬的材料夹角应大些，软的材料夹角则小些，且两刀的夹角要与钻头中心线对称。钻钢件时随着材料抗拉强度的增高，夹角在116125之间变化。板牙套丝时螺杆的直径 表2粗 牙 普 通 螺 纹英 制 螺 纹圆 柱 管 螺 纹螺 纹直 径螺 距螺 杆 直 径螺 纹直 径(英寸)螺 杆 直径螺 纹直 径(英寸)管 子 外 径最 小直 径最 大直 径最 小直 径最 大直 径最 小直 径最 大直 径M6M8M10M12M14M16M18M20M22M24M27M30M36M42M48M52M60M64M6811.251.51.75222.52.52.5333.544.5555.5665.87.89.7511.7513.715.717.719.721.723.6526.6529.635.641.5547.551.559.4563.467.45.97.99.8511.913.8515.8517.8519.8521.8523.826.829.835.841.7547.751.759.763.767.71/45/163/81/25/83/47/811 1/41 1/25.97.491215.218.321.424.530.73767.69.212.215.418.521.624.83137.31/81/43/81/25/83/47/811 1/81 1/41 3/81 1/29.412.716.220.522.52629.832.837.441.443.847.39.51316.520.822.826.330.133.137.741.744.147.6四、 铰刀：铰刀如图6所示，它是用来精铰削钻孔（扩孔），使孔园直、提高精度、表面光滑、尺寸准确的一种刀具。钳工用的铰刀有机铰刀和手铰刀两种。铰刀是用高速钢制成的。铰刀使用时，应先根据材质、铰削的条件正确选用 图6 铰刀铰刀，开铰时，铰刀中心要与孔中心对直。一般手铰刀只能铰0.050.07铰毫米厚的金属，最多不超过0.1毫米。使用铰刀时用力不能过大，可用板手顺时针方向旋转铰入，但不可倒转，以免刀刃磨钝。当工件较小时，也可将铰刀尖在虎钳上，将工件套在铰刀上旋转。在铰削钢料时，要加润滑冷却液，而对铸铁只能干铰。铰刀是一种精加工工具，用完后，要把铁屑清除干净，涂油后妥善保管。五、 水平仪：水平仪是测量机械设备的水平度和垂直度的一种精密量具，它的种类有框式水平仪、条形水平仪、光学合象水平仪等。常用的条形和框式水平仪的规格有150、200、250等，精度为0.010.04毫米（14道）。1、框式水平仪的构造：框式水平仪如图7所不。铸铁框架上镶有主水准器和定位水准器，当被测量面不平时，气泡向高处移动。在玻璃管上刻有红线分成若干个小规格、以气泡移动格数的多少，即可得出被测表面的水平偏差值。2、水平仪的检验：水平仪由于加工制造上的原因，或由于长期使用，有时会产生误差，使气泡指使的水平度不准确，因此在使用水平仪时，事先要了解或消除其本身的误差。检验水平仪误差最简单的方法，是把它放在精密标准平面上，就可看出它的误差数值。比如在标准平台上气泡向左偏一格，然后放在被测平面上，如果也向左偏一格就说明被测面是平的。在使用误差比较小的水平仪批设备的水平度时，应在被测面上原地旋转180进行测量，利用两次读数的结果加以计算修正，其方法如下：在测量时，水平仪第一次读数是零，在原位置旋转180测量时，气泡向一个方向移动，这说明水平仪和被测面都有误差，而两者误差相同。较高一面的高度是读数的1/2。在测量时，两次气泡向一个方向移动，这时被测面较高一面的高度为两次误差格数之和除以2，而水平仪误差为两次误差格数之差除以2。在测量时，两次气泡各往一边移动（方向相反），这时被测面较高一面高度为两次格数之差除以2，水平仪本身误差是两次格数除以2。3、水平仪的使用：水平仪使用前，应先将工件表面擦干净。手握水平仪时，不要将手接触水准器的玻璃管，也不要对气泡呵气。看水平仪时，视线要垂直对准水准器，否则读数不准。水平仪要轻拿轻放，不得碰撞，也不许在 图7 框式水平仪工件表面推来推去。在打垫铁或撬动设备调整水平时，应将水平仪拿走。水平仪所检查的部位必须是加工面。在检查设备立面的垂直度时，水平仪要平贴地紧靠在设备立面上。水平仪从低温处取出不可立即放到高温处，也不得靠近灯火或处在阳光直射下。水平仪用完后，要用细白布擦净，并薄薄地涂上一层机油放入盒内。 六、游标卡尺：游标卡尺是用来测量工件长度、宽度、深度及内外径的一种精密量具。 1、游标卡尺的构造：游标卡尺是由固定目测脚连主尺（正尺）、活动卡脚连副尺（游标尺）、固定螺丝等组成（图8所示）。有的游标卡尺在主尺后面附有深度尺与活动卡脚一齐移动，可以量出沟槽的深度。在精密游标卡尺上还装拖板、固定螺丝与调节螺母，用它可作精细的调节。2、游标卡尺的刻度原理与读数： 例如公制精度0.1毫米的游标卡尺(图9)，主尺上的刻度每小格为1毫米，副尺可沿主尺移动，其刻度是9毫米分为10小格，每小格为0.9毫米，因此主尺上每小格与副尺上每小格的差为0.1毫米（1毫米0.9毫米 = 0.1毫米）。当副尺上第1格线与主尺上第一格线对正时，两尺上的“0”线即相距0.1毫米，当副尺上第2格线与主尺上的第2格线对正时，两尺上的“0”线相差1毫米。读尺时，先读出主尺上在副尺“0”线所在位置以前的整数，再加上副尺上所指示的小数，即为最后读数。副尺上的小数是根据副尺上的第几格刻度线与主尺上的一个刻线对正来确定的。图9 游标卡尺的刻度原理 图8 游标卡尺举例：如图10所示，主尺上在副尺“0”线所在位置的整数是39毫米，副尺上第5格与主尺上的一个刻线对正、即表明副尺上的“0”线与主尺上的39毫米的刻线相距0.5毫米，由此可知，这只游标卡尺所测量的尺寸是39.5毫米。3、游标卡尺的使用要求(1) 在测量前，先用清洁软布擦净卡脚步的接触面，并使两脚密合，可对着亮光检查卡脚的密合情况。在检查卡脚 密合时，主尺与副尺的“0”线是否对正，如卡脚不密 图10 游标卡尺的读数法合，有透光线或“0”线不能对正，是由于使用方法不当，而使卡脚磨损或弯曲变形所致，如使用这种卡尺所测数值是不准确的。(2) 被测量工件表面也要擦干净，并检查表面有无毛刺、擦伤等，以免损坏卡尺的测量平面。(3) 测量可移动的工件时，左手拿住工件，右手拿住卡尺。把工件放入两只张开的脚时，工件的侧端面必须紧靠在固定的卡脚上，用轻微的压力把活动卡脚推过去，当两个卡脚的测量面已和工件表面贴靠时，就停止推动。这时可以卡尺上读出工件的尺寸，然后松开活动卡脚取出工件，禁止将卡脚调到工件近似尺寸，将固定螺栓旋紧，后强行卡到工件上去，或测量后螺栓未松，卡脚未拉开前将卡尺从工件强行取下，这样会损伤卡脚。(4) 测量不能够移动的工件时，必须左手握住固定卡脚，以右手握主尺并用母指推动活动卡脚进行测量。(5) 精密游标卡尺上附有拖扳，可以用调节螺母使活动卡脚移动。在测量时，先将活动卡脚拉到与测量尺寸相近的位置，将拖扳固定螺栓旋紧，而后利用调节螺栓来移动活动卡脚。测量准确后，将活动卡脚固定螺栓旋紧，使其保持在固定位置上，然后再读数。(6) 测量时，卡脚要与被测工件垂直，不要歪斜，以免影响测量尺寸的准确性。(7) 读数时，要仔细地找出副尺与主尺上对正的刻线，与这条刻线相邻的两三条刻线间的距离应是对称的。(8) 游标卡尺不能作划线工具和夹持工件，不准测精糙表面或磁性工件，要轻拿轻放，不要与其它工具混放。用完将尺身涂一层机油放妥。第 六 节 热 装 配一、热装配原理在机械设备的部件中，有一部分是采用过盈配合的，如轴和套的紧配合等，也有采用加热销紧联接，如联接螺丝等。通常过盈联接件的装配方法有：压入装配、低温冷装配和热套装配等。在安装工程现场中，一般多采用加热装配法。机械部件进行加热装配，主要是利用物体热胀冷缩的特性，把两个需要热装的部件，一个加热到一定温度，使它膨胀到一定程度后，立刻装到另一个相配合的部件上去，经过冷却收缩，两者紧紧结合在一起，成为一个整体。在大型锻压设备中（如机械压力机、液压机等），它们在工作过程中本身产生巨大的工作压力，这种工作压力要靠机体本身的部件来平衡。就拿水压机、曲轴压力机来说，主要是通过连接上横梁、活动横梁、底座的四根立柱来实现的。为了平衡由于工作时产生的巨大胀力，把整个机身连成一整体，因此，在机身部件安装完毕后要进行热装配，其目的就是使每一个立柱的截面产生拉应力，这个拉应力应大于平衡工作压力时产生的拉应力，使立柱不会被拉伸，从而保证整个机体不会松动。在这个意义上说，加热装配实际上是一种产生预应力的物理方法。热装时，加热温度可按下式计算： +0 t = al式中轴与套装配时，为轴与套的最大公盈（毫米）：连接螺丝装配时，为所选定的螺丝装入并冷却后的伸长量（毫米）；0装配时的余隙，即便于装配而加热多胀大或伸长的量（毫米），一般应根据装配零件的重量和尺寸、操作人员的熟练程度及准备工具的情况来决定，通常可取0 = （12）；a 加热零件材料的线膨胀系数，钢为1110-6；i 轴与套装配时，为孔的直径（毫米）；连接螺丝装配时，为螺丝加热段的长度（毫米）；t0室温（）。二、加热方法加热方法一般采用的有以下几种： 1、木柴（或焦炭）加热法：这种方法优点是：设备比较简单，但温度不易控制，受热不均匀，加热过程中要经常进行翻转，而且灰尘较多，一般应用于不太重要的加热部件上。2、氧乙炔加热法：这种方法设备亦简单，无灰尘。只适用于小件加热，大件加热往往需采用几套工具同时进行，但温度不易掌握。3、热油加热法：把需要热装配的部件放进已加热好的机油内，使其受热膨胀后进行装配，此法设备少、易移动、温度均匀、加热也较为方便，因此，这种加热方法多用于过盈较小、加热温度不太高的小部件，如滚动轴承的装卸等。4、蒸汽加热法：种方法在靠近有蒸汽供应的地方可以采用，蒸汽的参数是1.52公斤/厘米2，相对饱和温度110119或79公斤/厘米2，相对饱和温度167174都可使用。过热蒸汽温度还要高，它的缺点是加热温度不能过高。5、电阻丝加热法：用镍铬合金电阻丝绕在耐热瓷管上放入被加热的孔内，接通电源进行加热，为了避免热件损失，可采用石棉板外罩保温，这种方法成本低、加热速度快。6、电感应加热法：将电线绕在被加热的部件外面，把部件当作为铁芯，并通以交流电，利用电感应的作用使铁芯产生涡流电与磁滞现象而发热。此法加热温度均匀，操作方便，温度容易掌握。三、几种部件的热装配(一)热装配前的准备工作：在加热装配开始前，应将被热装配的