第七章第三節(jié)船機(jī)零件的修復(fù)工藝-概論

第三節(jié)

船機(jī)零件的修復(fù)工藝主講楊界2/3/20231武漢海事學(xué)校楊界一、概論

(一)船機(jī)零件修復(fù)的意義和前提條件

對(duì)損壞的船機(jī)零件進(jìn)行修復(fù)，不僅可恢復(fù)零件的使用功能、延長(zhǎng)使用壽命，而且可節(jié)約修船經(jīng)費(fèi)，提高經(jīng)濟(jì)效益。

尤其是在沒(méi)有備件或條件不允許更換備件的情況下，修復(fù)零件或現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)零件，提高船機(jī)設(shè)備的可靠性，保證航行安全和提高船舶的營(yíng)運(yùn)效益。2/3/20232武漢海事學(xué)校楊界船機(jī)零件修復(fù)的前提條件：

①合適的修復(fù)工藝，規(guī)定時(shí)間內(nèi)修復(fù)損壞的零件。

②零件修復(fù)后能夠保證足夠的強(qiáng)度、剛度和使用安全，基本恢復(fù)原有的技術(shù)性能。

③零件修復(fù)后一般要能使用一個(gè)修理間隔期。

船機(jī)零件的保修期：運(yùn)動(dòng)件3個(gè)月，固定件6個(gè)月。

④零件修復(fù)的經(jīng)濟(jì)性，零件的修復(fù)費(fèi)用<2／3新零件的制造或購(gòu)買(mǎi)費(fèi)用，就認(rèn)為對(duì)損壞零件進(jìn)行修復(fù)是值得的。2/3/20233武漢海事學(xué)校楊界實(shí)踐中，購(gòu)買(mǎi)、制造新零件的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，或無(wú)法拆卸舊零件的情況，為了保證船舶的營(yíng)運(yùn)效益，一般不計(jì)較“零件的修復(fù)費(fèi)用”，也不是非要追求使用一個(gè)修理間隔期。2/3/20234武漢海事學(xué)校楊界經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用后，兩個(gè)相互配合的零件由于磨損，其尺寸、形狀和配合間隙都發(fā)生了變化.這些零件被修復(fù)后并不一定要求其尺寸、形狀和配合間隙都恢復(fù)原樣。一般要求修復(fù)后配合件的形狀和配合間隙要恢復(fù)到原設(shè)計(jì)的要求，但尺寸不一定非要恢復(fù)到原設(shè)計(jì)尺寸。2/3/20235武漢海事學(xué)校楊界(二)相互配合零件磨損后的修復(fù)原則

①改變配合件的原設(shè)計(jì)尺寸，恢復(fù)配合件的形狀和原設(shè)計(jì)的配合間隙值，從而恢復(fù)其工作性能。修理方法有修理尺寸法、尺寸選配法等。

②恢復(fù)配合件的原設(shè)計(jì)尺寸、形狀和配合間隙值，從而恢復(fù)其工作性能。

修理方法：恢復(fù)尺寸法等。2/3/20236武漢海事學(xué)校楊界(三)船機(jī)零件修復(fù)工藝的選擇

1.修復(fù)工藝的種類(lèi)

除了金屬扣合工藝、機(jī)械加工修復(fù)工藝中的修理尺寸法、恢復(fù)尺寸法、附加零件法、換位加工修理法等一般僅用于修復(fù)零件外，其他多數(shù)修復(fù)工藝同時(shí)也是制造工藝。2/3/20237武漢海事學(xué)校楊界序號(hào)修復(fù)工藝具體方法零件的失效形式1機(jī)械加工

修理尺寸法、恢復(fù)尺寸法、尺寸選配法、局部更換法、附加零件法、換位加工修理法

磨損、腐蝕、裂紋、加工失誤2金屬扣合強(qiáng)固扣合法、強(qiáng)密扣合法、加強(qiáng)扣合法裂紋、斷裂、腐蝕3塑性變形冷校法、熱校法、加熱一機(jī)械校直法塑性變形4粘接有機(jī)粘接劑、無(wú)機(jī)粘接劑磨損、腐蝕、裂紋5電鍍有槽電鍍(鍍鉻、鍍鐵)、電刷鍍磨損、腐蝕6熱噴涂噴涂、噴焊(氧炔焰、等離子)磨損、腐蝕7焊接手工電弧焊、氣焊、氬弧焊、埋弧焊、釬焊磨損、腐蝕、裂紋、斷裂8研磨粗研、半精研、精研磨損、腐蝕9手工加工銼、鏟、刮拂、打磨、拋光磨損、腐蝕10成套換修法成套換修法磨損、腐蝕、疲勞表7-5常用的修復(fù)工藝2/3/20238武漢海事學(xué)校楊界手工加工修復(fù)

銼削、鋸削、鏨削、刮削、打磨、拋光、鉆孔、锪孔、鉸孔、攻螺紋、套螺紋、鉚接等。

成套換修法

將有損壞零件的總成或設(shè)備整體拆下，迅速換上備用的總成或設(shè)備繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，拆下的有損壞零件的總成或設(shè)備經(jīng)修理后作為備件備用。2/3/20239武漢海事學(xué)校楊界2.修復(fù)工藝的選擇

合理選擇修復(fù)工藝是成功修復(fù)零件、提高修復(fù)質(zhì)量、降低修船費(fèi)用和縮短修船時(shí)間的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。①修復(fù)工藝是否適合零件的材料

首先應(yīng)搞清楚待修零件的材料，

然后根據(jù)零件的材料選用合適的修復(fù)工藝。2/3/202310武漢海事學(xué)校楊界氣缸蓋、氣缸套、增壓器殼體、柴油機(jī)機(jī)體等零部件一般都是鑄鐵材料，如果出現(xiàn)裂紋，應(yīng)優(yōu)先考慮采用金屬扣合工藝修復(fù)，不可輕率地采用手工電弧焊修復(fù)。

因?yàn)殍T鐵材料的焊接性很差，容易產(chǎn)生白口組織和裂紋。2/3/202311武漢海事學(xué)校楊界序號(hào)修復(fù)工藝低碳鋼中碳鋼高碳鋼結(jié)構(gòu)合金鋼灰鑄鐵不銹鋼銅合金鋁合金1鍍鉻+++++-+×2鍍鐵+++++-××3氣焊++-+-×+-4手工電弧焊++-+-+××5鎢極氬弧焊++-+×+++6埋弧焊++×+×+××7C02氣體保護(hù)焊++×+××××8氧氣一乙炔釬焊

+++++++-9熱噴涂++-+++++10粘接++++++++11金屬扣合×××××××12塑性變形++×+×+++注：“+”表示修理效果良好；“-”表示修理效果一般；“×”表示不可使用或一般不使用。2/3/202312武漢海事學(xué)校楊界②修復(fù)工藝是否能達(dá)到待修零件所需要的修補(bǔ)層厚度

每種修復(fù)工藝的單層修補(bǔ)層厚度都有一個(gè)合理的范圍，過(guò)薄或過(guò)厚都會(huì)出問(wèn)題。2/3/202313武漢海事學(xué)校楊界修復(fù)工藝鍍鉻鍍鐵氣焊手工電弧堆焊埋弧焊釬焊熱噴涂鑲套單層修補(bǔ)層厚度(mm)0.01～0.500.1～2.00.3～7.00.7～4.01.0～4.00.2～4.00.05～4.0>2.O表7-7幾種常用修復(fù)工藝的單層修補(bǔ)層厚度2/3/202314武漢海事學(xué)校楊界鍍鉻不能厚，鑲套不能??；

鍍鉻工藝和熱噴涂工藝的修補(bǔ)層只允許制作一層，

鍍鐵或其他幾種焊接工藝，在制作了一層或幾層修補(bǔ)層后，如果厚度不夠，可以對(duì)已有修補(bǔ)層經(jīng)過(guò)磨削后，再施加一層修補(bǔ)層，直至達(dá)到所需要的修補(bǔ)層厚度為止。2/3/202315武漢海事學(xué)校楊界③零件的結(jié)構(gòu)和尺寸是否限制修復(fù)工藝的實(shí)施

孔徑太小的零件無(wú)法進(jìn)行噴涂，太薄的鑄鐵零件不能采用金屬扣合工藝等。

④修復(fù)工藝是否引起零件變形和改變零件材料的組織與性能

一般不允許變形的零件不能采用氣焊、手工電弧焊、噴焊等普通的焊接工藝。2/3/202316武漢海事學(xué)校楊界⑤修復(fù)工藝是否能保證零件的強(qiáng)度和剛度

選用能獲得較高的零件強(qiáng)度、修補(bǔ)層強(qiáng)度、修補(bǔ)層與零件的結(jié)合強(qiáng)度的修復(fù)工藝。

例如，曲軸的主軸頸磨損失效但自身強(qiáng)度尚足夠的情況下，可采用電弧噴涂或低溫鍍鐵工藝，從修補(bǔ)層與零件的結(jié)合強(qiáng)度和修補(bǔ)層的自身強(qiáng)度來(lái)說(shuō)，低溫鍍鐵遠(yuǎn)高于電弧噴涂，應(yīng)優(yōu)先選用低溫鍍鐵工藝進(jìn)行修復(fù)。2/3/202317武漢海事學(xué)校楊界二、機(jī)械加工修復(fù)工藝

主要通過(guò)機(jī)械加工，有時(shí)需要輔助采用焊接、電鍍、鑲套等方法，對(duì)損壞的船機(jī)零件進(jìn)行修復(fù)的工藝。

常用的機(jī)械加工修復(fù)工藝：

修理尺寸法、恢復(fù)尺寸法、尺寸選配法、局部更換法、附加零件法和換位加工修理法。2/3/202318武漢海事學(xué)校楊界(一)修理尺寸法

將已損壞的、兩個(gè)相互配合的零件中，較貴重、較難制造的那個(gè)零件進(jìn)行機(jī)械加工，在保證其強(qiáng)度和剛度的前提下，消除工作表面的損傷和幾何形狀誤差，使其恢復(fù)正確的幾何形狀并獲得新的基本尺寸——修理尺寸。

按照該修理尺寸去制造或購(gòu)買(mǎi)與之相配合的另一個(gè)零件(原有的舊零件報(bào)廢掉)，使二者恢復(fù)原設(shè)計(jì)的配合間隙值。2/3/202319武漢海事學(xué)校楊界曲軸的主軸頸和與之相配合的主軸瓦都磨損損壞，在修理時(shí)，是對(duì)較貴重、較難制造的曲軸采用修理尺寸法進(jìn)行修理，然后按照該修理尺寸去制造或購(gòu)買(mǎi)適當(dāng)加厚的主軸瓦，使二者恢復(fù)原設(shè)計(jì)的軸承間隙。

主軸瓦的加厚應(yīng)該是減小軸瓦內(nèi)孔的直徑，而軸瓦的外圓直徑不得改變。2/3/202320武漢海事學(xué)校楊界修理尺寸法符合“相互配合零件磨損后的兩項(xiàng)修復(fù)原則”中的第一項(xiàng)原則，即“改變尺寸，恢復(fù)形狀和恢復(fù)間隙”的原則。

此法廣泛應(yīng)用于：曲軸軸頸與軸瓦，缸套與活塞。2/3/202321武漢海事學(xué)校楊界“修理尺寸”的確定有兩種方法。

1.按“最小加工量”確定“修理尺寸”

“最小加工量”

為了消除表面損傷和幾何形狀誤差所需從零件上加工掉的最小尺寸。

修理尺寸=被修理零件的實(shí)際尺寸-(或+)最小加工量

對(duì)于軸類(lèi)零件，取“-”；

對(duì)于孔類(lèi)零件，取“+”。2/3/202322武漢海事學(xué)校楊界修理尺寸法的特點(diǎn)：

被修理零件無(wú)“過(guò)量加工損耗”，因此零件保留下來(lái)的強(qiáng)度和剛度較大。

缺點(diǎn)是經(jīng)修理后的零件尺寸很凌亂，失去了互換性，訂購(gòu)、制造與之相配合的零件很困難，只適用于單件修理，此法在實(shí)際工作中應(yīng)用較少。2/3/202323武漢海事學(xué)校楊界2.按“分級(jí)修理的尺寸級(jí)別”確定“修理尺寸”

將零件按規(guī)定的分級(jí)修理的尺寸級(jí)別進(jìn)行加工，從而獲得修理尺寸。

曲軸“分級(jí)修理”的規(guī)定：

每隔0.25mm(直徑差)為一個(gè)修理尺寸級(jí)別，

“修理尺寸”=軸頸的原公稱(chēng)直徑-0.25mm的整數(shù)倍。

軸頸的原設(shè)計(jì)的公稱(chēng)直徑為φ100mm，對(duì)應(yīng)的修理尺寸為99.75mm、99.50mm、99.25mm等。2/3/202324武漢海事學(xué)校楊界曲軸軸瓦按分級(jí)修理的規(guī)定制作“加厚瓦”，

每隔0.25mm(直徑差)為一個(gè)加厚級(jí)別。

特點(diǎn)：

容易訂購(gòu)與之相配合的零件，

既適合于單件修理，也適合于批量修理，

修理所需的時(shí)間較短，在實(shí)際工作中應(yīng)用較多。

缺點(diǎn)：

被修理零件有過(guò)量加工損耗，零件的強(qiáng)度和剛度有一定損失。2/3/202325武漢海事學(xué)校楊界(二)恢復(fù)尺寸法

對(duì)已損壞的、兩個(gè)相互配合的零件中，較貴重、較難制造的那個(gè)零件進(jìn)行機(jī)械加工，采用鍍鐵、鍍鉻、電刷鍍、堆焊、噴焊等工藝增大零件的尺寸，最后再進(jìn)行精加工使其恢復(fù)原設(shè)計(jì)的尺寸和形狀。

重新按照原設(shè)計(jì)的尺寸和形狀去制造或購(gòu)買(mǎi)一個(gè)與之相配合的新零件，使二者恢復(fù)原設(shè)計(jì)的配合間隙值。2/3/202326武漢海事學(xué)校楊界曲軸主軸頸和主軸瓦，在采用恢復(fù)尺寸法修理時(shí)，是對(duì)較貴重、較難制造的曲軸進(jìn)行修理，而將磨損超差的主軸瓦作報(bào)廢處理。

具體方法：

采用曲軸磨床磨削主軸頸，然后采用鍍鐵工藝增大主軸頸的尺寸，最后再精加工磨削主軸頸，使其恢復(fù)原設(shè)計(jì)的尺寸和形狀。重新制造或購(gòu)買(mǎi)符合原設(shè)計(jì)尺寸的主軸瓦與修復(fù)后的主軸頸相配合，使二者恢復(fù)原設(shè)計(jì)的配合間隙值。2/3/202327武漢海事學(xué)校楊界恢復(fù)尺寸法符合“相互配合零件磨損后的兩項(xiàng)修復(fù)原則”中的第二項(xiàng)修復(fù)原則，即“恢復(fù)尺寸，恢復(fù)形狀和恢復(fù)間隙”的原則。

既適合于單件修理，也適合于批量修理，

廣泛應(yīng)用于曲軸軸頸的修理。2/3/202328武漢海事學(xué)校楊界(三)尺寸選配法

收集許多套相同規(guī)格的、尺寸和形狀超差的軸／孔類(lèi)配合件，分別進(jìn)行機(jī)械加工，消除配合表面的損傷和幾何形狀誤差后，再按原設(shè)計(jì)要求的配合間隙值重新組合配對(duì)，組成若干套具有不同的基本尺寸，但配合間隙符合原設(shè)計(jì)要求的配合件，使零件得以修復(fù)。2/3/202329武漢海事學(xué)校楊界“尺寸選配法”僅適合于修理新件的原始尺寸差別相對(duì)較大、而磨損量的極限值和幾何形狀誤差的極限值以及配合間隙值又極小的精密配合件，相同規(guī)格的柴油機(jī)精密偶件新件的原始尺寸相差0.0l～0.03mm，而磨損量的極限值和幾何形狀誤差的極限值以及配合間隙值都僅為0.001～0.003mm，

被修精密偶件的尺寸變化量仍然小于新件的原始尺寸差(0.01～0.03mm)，此時(shí)可以用原來(lái)直徑較大的軸件(機(jī)械加工后稍微變細(xì))去配原來(lái)直徑較小的孔件(機(jī)械加工后稍微變粗)，2/3/202330武漢海事學(xué)校楊界尺寸選配法是不適用一般普通的配合件。

缸套與活塞環(huán)、曲軸軸頸與軸瓦就無(wú)法應(yīng)用尺寸選配法。

尺寸選配法也是符合前面所述“相互配合零件磨損后的兩項(xiàng)修復(fù)原則”中的第一項(xiàng)修復(fù)原則，即改變尺寸，恢復(fù)形狀和恢復(fù)間隙的原則。2/3/202331武漢海事學(xué)校楊界特點(diǎn)：

簡(jiǎn)單、方便、經(jīng)濟(jì)、快捷；

收集的被修理件越多，越容易配合成對(duì)；

但只能使一部分被修理件重新投入使用；

修理后，各對(duì)配合件具有不同的基本尺寸，不可互換。2/3/202332武漢海事學(xué)校楊界(四)局部更換法

貴重的、尺寸較大的零件局部損壞時(shí)，在保證強(qiáng)度的前提下，通過(guò)機(jī)械加工，除去損壞部位的部分材料，然后制作一個(gè)與機(jī)械加工部位缺失材料部分的形狀和尺寸完全相同的新部件，并采用適當(dāng)?shù)姆椒▽⑵涔潭ㄔ趽p壞部位。2/3/202333武漢海事學(xué)校楊界氣缸蓋上的氣閥閥桿的導(dǎo)孔磨損嚴(yán)重或有穿透性裂紋時(shí)，如果沒(méi)有氣缸蓋備件，可以通過(guò)鏜削加工將導(dǎo)孔擴(kuò)大，制作一個(gè)鑄鐵襯套，其外徑與擴(kuò)大了的導(dǎo)孔相吻合，其內(nèi)孔與閥桿直徑相吻合，在底面加一個(gè)紫銅墊片，圓周面涂上粘接劑，將襯套過(guò)盈鑲嵌進(jìn)去。這樣襯套的外圓柱面可密封住裂紋，襯套內(nèi)孔能與氣閥閥桿形成良好的配合，氣缸蓋可恢復(fù)使用性能。2/3/202334武漢海事學(xué)校楊界圖7-7氣缸蓋上閥桿導(dǎo)孔裂紋的修理1-氣缸蓋；2-襯套；3-紫銅墊片；4-裂紋2/3/202335武漢海事學(xué)校楊界鑲套時(shí)應(yīng)注意：

①鑲?cè)胍r套的壁厚要合適。

襯套的壁厚不能過(guò)薄，以保證不夠，無(wú)法裝夾和加工。

襯套的壁厚也不能過(guò)厚，因?yàn)槿绻r套的壁厚過(guò)厚，零件本體需要加工掉的材料就過(guò)多，有效承載截面就過(guò)小，所以承載能力就不足。

必要時(shí)應(yīng)該對(duì)被修零件進(jìn)行強(qiáng)度校核。2/3/202336武漢海事學(xué)校楊界②襯套的材料應(yīng)與零件的材料具有相同或相近的熱膨脹系數(shù)，以免在工作中由于溫度的變化產(chǎn)生熱脹冷縮使襯套脫落。

襯套的鑲裝方法：

砸入法、油壓機(jī)壓入法、熱裝法、冷裝法等。2/3/202337武漢海事學(xué)校楊界活塞頂部燒損或裂紋嚴(yán)重，可將活塞頂損壞的部分加工除掉，然后制作出新活塞頂。

鑄鋼活塞采用焊接的方法將新活塞頂與活塞連接，見(jiàn)圖7-8(a)。圖7-8活塞頂?shù)木植扛鼡Q1—焊縫；2—新活塞頂；3—新的局部活塞頂；4—去掉螺釘頭的螺釘2/3/202338武漢海事學(xué)校楊界鑄鐵活塞更換新的“局部活塞頂”，

新的“局部活塞頂”與活塞本體的連接不能采用焊接工藝，應(yīng)采用機(jī)械連接的方法。

方法：將新的“局部活塞頂”加工成一個(gè)大螺塞，并在原活塞頂上加工出一個(gè)相應(yīng)的大螺孔，然后將大螺塞涂上粘接劑，旋到大螺孔內(nèi)。為了防止大螺塞轉(zhuǎn)動(dòng)，可在二者結(jié)合的圓周線上加工出1～2個(gè)M6～M12的螺孔，擰入1～2個(gè)螺釘，最后將螺釘頭割掉、磨平，見(jiàn)圖7-8(b)。2/3/202339武漢海事學(xué)校楊界(五)附加零件法

零件局部損壞時(shí)，在損壞部位額外裝配一個(gè)零件，采用適當(dāng)?shù)姆椒▽⑵涔潭?，使零件在一定時(shí)間內(nèi)基本恢復(fù)原有功能的方法。

例如增