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2023-06-26
机械零件修复技术概述：提高设备维护效率的关键
【摘要】：机械设备在维修时，失效的机械零件大部分是可以修复的。表6.1各种修补层的力学性能机械零件的工作状况及要求选择修复技术时，应考虑零件的工作状况。例如，机械零件在滚动状态下工作时，两个零件的接触表面承受的接触应力较高，镀铬、喷焊、堆焊等修复技术能够适应；而机械零件在滑动状态下工作时，承受的接触应力较低，可以选择的修复技术则更为广泛。
机械设备在维修时，失效的机械零件大部分是可以修复的。对于磨损失效的零件，可以采用堆焊、电刷镀、热喷涂和喷焊等修复技术进行修复；对于机身、机架等基础件产生的裂纹，可以采用金属扣合技术进行修复。许多修复技术不仅使失效的机械零件重新使用，还可以提高零件的性能和延长使用寿命。在机械设备修理中，充分利用修复技术，选择合理的修复工艺，可以缩短修理时间，节省修理费用，提高效益。
6.2.1 选择修复技术应考虑的因素
在修复机械零件的损伤缺陷时，可能有几种修复方法和技术，但究竟选择哪一种修复方法及技术最好，应考虑以下因素。
（1）所选择的修复技术对零件材质的适应性
在选择修复技术时，首先应考虑该技术是否适应待修零件的材质。例如，手工电弧堆焊，适用于低碳钢、中碳钢、合金结构钢和不锈钢；焊剂层下电弧堆焊，适用于低碳钢和中碳钢；镀铬技术，适用于碳素结构钢、合金结构钢、不锈钢和灰铸铁；黏结修复，可以将各种金属和非金属材质的零件牢固地连接起来；喷涂在零件材质上的适用范围比较宽，金属零件（如碳钢、合金钢、铸铁件和绝大部分有色金属件）几乎都能喷涂。在金属中只有少数的有色金属喷涂比较困难（例如纯铜），另外，以钨、钼为主要成分的材料喷涂也困难。
（2）各种修复技术所能提供的修补层厚度
由于每个零件磨损的情况不同，所以需要补偿的修复层厚度也不一样，因此，在选择修复技术时，应该了解各种修复技术所能达到的修补层厚度。下面是几种修复技术能达到的修补层厚度，可供参考。
手工堆焊 厚度不限
埋弧堆焊 厚度不限
等离子堆焊 0.25～6 mm
镀铁 0.1～5 mm
镀铬 0.1～0.3 mm
喷涂 0.5～3 mm
喷焊 0.5～5 mm
（3）修补层的力学性能
修补层的强度和硬度，修补层与零件的结合强度以及零件修理后表面强度的变化情况，是评价修理质量的重要指标，也是选择修复技术的依据。表6.1可供选择修复技术时参考。
在选择修复技术时，还应考虑与其修补层有关的一些问题，如修复后修补层硬度较高，虽提高了耐磨性，但加工困难；修复后修补层硬度不均匀，会使加工表面不光滑，硬度低，一般磨损较快。另外，机械零件表面的耐磨性不仅与表面硬度有关，还与金属组织、表面吸附润滑油的能力和两接触表面的磨合情况有关。如采用多孔镀铝、多孔镀铁、金属喷涂、振动电弧堆焊等修复技术均可获得多孔隙的修补覆盖层，这些孔隙能够储存润滑油，改善了润滑条件，使机械零件即使在短时间内缺油也不会发生表面研伤的现象。又如，采用镀铬，可以使修补覆盖层获得较高的硬度，也很耐磨，但其磨合性却较差。镀铁、振动电弧堆焊、金属喷涂等所得到的修补层耐磨性与磨合性都比较好。
表6.1 各种修补层的力学性能
（4）机械零件的工作状况及要求
选择修复技术时，应考虑零件的工作状况。例如，机械零件在滚动状态下工作时，两个零件的接触表面承受的接触应力较高，镀铬、喷焊、堆焊等修复技术能够适应；而机械零件在滑动状态下工作时，承受的接触应力较低，可以选择的修复技术则更为广泛。
选择修复技术时，应考虑机械零件修复后能否满足工作要求。例如，所选择的修复技术施工时温度高，则会使机械零件退火，原表面热处理性能破坏，热变形和热应力增加。如气焊、电焊等补焊和堆焊技术，在操作时会使机械零件受到高温影响，因此，这些技术只适用于未淬火的零件、焊后有加工整形工序的零件以及焊后进行热处理的零件。
（5）生产的可行性
选择修复技术应考虑生产的可行性。应结合企业修理车间现有装备状况、修复技术水平以及维修生产管理机制选择修复技术。
（6）经济性
选择修复技术应考虑经济性。应将零件中的修复成本和零件修后使用寿命两方面结合起来，综合评价、衡量修复技术的经济性。
在生产中还须考虑因备件短缺而停机停产带来的经济损失。这时，即使所采用的修复技术的修复成本高，也还是合算的；相反；有一些易加工的简单零件，有时修复还不如更换经济。
6.2.2 机械零件修复技术的选择举例
一些典型零件和典型表面的修复技术选择举例见表6.2。
表6.2 零件修复技术的选择举例
6.2.3 机械零件修理工艺规程的拟定
为保证机械零件修理质量以及提高生产率和降低成本，需要在零件修理之前拟定零件修理工艺规程。拟定机械零件修理工艺规程的主要依据是：零件的工作状况和技术要求、企业设备状况和修理技术水平、生产经验和有关试验总结以及有关技术文件等。
（1）拟定机械零件修理工艺时应注意的问题
①在考虑怎样修复表面时，还要注意保护不修理表面的精度和材料的力学性能不受影响。
②注意有些修复技术用堆焊会引起零件的变形。安排工序时，应将产生较大变形的工序安排在前面，并增加校正工序，将精度要求高、表面粗糙度值要求小的工序尽量安排在后面。
③零件修理加工时需预先修复定位基准或给出新的定位基准。
④有些修复技术可能导致机械零件产生微细裂纹，应注意安排提高疲劳强度的工艺措施和采取必要的探伤检验等手段。
⑤修复高速运动的机械零件，应考虑安排平衡工序。
（2）编制机械零件修理工艺规程的过程
①熟悉零件的材料及其力学性能、工作情况和技术要求，了解损伤部位、损伤性质（磨损、腐蚀、变形、断裂）和损伤程度（磨损量大小、磨损均匀程度、裂纹深浅及长度），了解企业设备状况和技术水平，明确修复的批量。
②确定零件修复的技术和方法，分析零件修复中的主要问题并提出相应措施。安排修复技术的工序，提出各工序的技术要求、规范工艺设备和质量检验。
③征询有关人员意见并进行必要的试验，在试验分析基础上填写修理技术规程卡片，经主管领导批准后执行。
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