第七章第三節(jié)船機零件的修復工藝焊金塑粘研

第三節(jié)

船機零件的修復工藝主講楊界2/4/20231武漢海事學校楊界五、焊接修復工藝

(一)概述

焊接修復工藝即采用焊接的方法對損壞的金屬零件進行修復的工藝，或者用于修復的焊接工藝。

焊接工藝:

焊接方法、焊接材料、操作過程、接頭形式、焊接參數(shù)2/4/20232武漢海事學校楊界焊接修復工藝的特點：

成本低、見效快、設(shè)備簡單、應用方便，焊接修復層與零件基體的結(jié)合強度高，抗沖擊能力強。易產(chǎn)生變形和裂紋。

焊接修復工藝適用于:

修復層與基體的結(jié)合強度高，抗沖擊能力強，對變形要求不嚴，存在斷裂或裂紋、磨損、腐蝕以及加工失誤等缺陷的零件。2/4/20233武漢海事學校楊界(二)焊接修復工藝的分類

根據(jù)被焊零件數(shù)目的的不同和焊接目的不同，分為“連接焊”和“堆焊”兩種。

連接焊:

修理時將兩個或兩個以上的零件或斷裂的部分焊接到一起，其主要目的是連接。2/4/20234武漢海事學校楊界堆焊

是在一個零件表面，為了增大尺寸或恢復尺寸，或者是為了使零件獲得具有特殊性能(如耐磨、耐腐蝕、耐高溫)的焊層而進行的焊接。

堆焊既可以用于修復磨損、腐蝕、裂紋或加工失誤的零件，也可以用于新零件的預保護。2/4/20235武漢海事學校楊界熔深:在焊接接頭的橫截面上，母材熔化的深度。圖7—14熔深示意圖2/4/20236武漢海事學校楊界稀釋:異種金屬在熔焊或堆焊時，母材或預先堆焊的金屬熔入熔敷金屬，引起熔敷金屬中有益成分相對減少的現(xiàn)象。

稀釋率:異種金屬熔焊或堆焊時，熔敷金屬被稀釋后，母材或預先堆焊層金屬在熔敷金屬中所占的百分比(即熔合比)。

一般要求焊縫的熔深較大；

堆焊時，一般都希望焊縫的熔深較淺，堆焊層的成分被母材稀釋的程度較低。2/4/20237武漢海事學校楊界①一般堆焊焊材都是耐磨、耐腐蝕、耐高溫的高性能貴重材料，而母材的性能較差，如果熔深大，母材就會過多的稀釋焊材，使得堆焊層的耐磨、耐腐蝕、耐高溫的性能明顯降低。

②堆焊的主要目的不是為了連接，而堆焊層與基體已經(jīng)是冶金結(jié)合，即使熔深淺，其結(jié)合強度也足以保證堆焊層在使用中不會脫落。

③當零件母材的焊接性較差時，淺熔深和低稀釋率會減少堆焊層的裂紋。

為了獲得淺的熔深，堆焊時一般都采用小電流、細焊材、快速焊、斷續(xù)焊等措施。2/4/20238武漢海事學校楊界(三)焊接方法的分類

焊接方法

熔焊、釬焊、壓焊。

熔焊(熔化焊)：

焊接時將零件母材和焊材都加熱至熔化狀態(tài)以實現(xiàn)焊接的方法，如手工電弧焊、氣焊、埋弧焊等。2/4/20239武漢海事學校楊界釬焊：

焊接時采用比焊件母材熔點低的焊接材料(稱釬料)，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點，低于母材熔點的溫度，使釬料熔化但母材不熔化，同時施加釬劑(即焊藥)，通過焊材與母材金屬元素的相互擴散而形成冶金結(jié)合的焊接方法。

采用氧氣-乙炔火焰進行黃銅釬焊鑄鐵、青銅釬焊不銹鋼、銀釬料釬焊銅合金等。

壓焊：

施加壓力(同時加熱或不加熱)以實現(xiàn)焊接的方法，如電阻焊、摩擦焊等。2/4/202310武漢海事學校楊界(四)在進行焊接修復時常用的焊接方法

常用于修復的焊接方法：

氣焊、手工電弧焊、鎢極氬弧焊(TIG)、埋弧焊、CO2氣體保護焊、氧氣-乙炔火焰釬焊。

既可以用于“連接焊”也可以用于“堆焊”。2/4/202311武漢海事學校楊界氣焊：利用氧氣-乙炔火焰作熱源的焊接方法。

手工電弧焊(手工焊條電弧焊):將焊條作為一個電極，工件作為另一個電極，利用焊條與工件間產(chǎn)生的直流或交流電弧作為熱源來熔化焊條。

鎢極氬弧焊(簡稱TIG):將高熔點的鎢針(或鈰鎢針)作為一個電極，工件作為另一個電極，利用鎢極與工件間產(chǎn)生的直流或交流電弧作為熱源，另外填加焊絲，并利用氬氣等惰性氣體作為保護介質(zhì)進行焊接的熔焊方法。2/4/202312武漢海事學校楊界2/4/202313武漢海事學校楊界1-噴嘴2-鎢極3-電弧4焊縫5-工件6-熔池7-填充焊絲8-惰性氣體鎢極氬弧焊2/4/202314武漢海事學校楊界埋弧焊：將焊絲作為一個電極，工件作為另一個電極，焊絲與工件間產(chǎn)生的電弧埋在顆粒狀的焊劑層下燃燒，電弧產(chǎn)生的熱能使焊絲熔化進行堆焊。

CO2氣體保護焊：將焊絲作為一個電極，工件作為另一個電極，利用CO2氣體作保護氣體，焊絲與工件間產(chǎn)生的電弧使焊絲熔化進行焊接。

CO2氣體保護焊是目前焊接黑色金屬材料最重要熔焊方法之一，

CO2氣體保護焊可自動焊也可手動焊。

氧氣-乙炔火焰釬焊：利用氧氣-乙炔火焰進行釬焊的方法。2/4/202315武漢海事學校楊界(五)在焊接修復工作中焊接方法的選用

1.根據(jù)被焊零件的母材選擇焊接方法。

釬焊的適應范圍最大，適合各種母材的零件；

埋弧焊與CO2氣體保護焊對零件母材的適應范圍較小且基本相同，適合焊接低、中碳鋼；

鎢極氬弧焊對零件母材的適應范圍較大。

從零件母材的焊接性好、壞的角度，

焊接性最好的是低碳鋼，較好的依次是中碳鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼，焊接性較差的是高碳鋼、鋁合金和銅合金，焊接性最差的材料是鑄鐵。2/4/202316武漢海事學校楊界序號修復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。2/4/202317武漢海事學校楊界焊接不銹鋼：手工電弧焊、鎢極氬弧焊或埋弧焊

焊接銅合金：

鎢極氬弧焊(TIC)、熔化極氬弧焊或氣焊；

焊接鋁合金：

交流鎢極氬弧焊(TIG)或交流熔化極氬弧焊；

焊接灰鑄鐵：釬焊、手工電弧焊和氣焊；

異種金屬的焊接:一般應采用釬焊。

銅與鋁、銅與鋼的焊接:采用釬焊可獲得較好的焊接效果。2/4/202318武漢海事學校楊界2.根據(jù)焊件的形狀和焊接工作量選擇焊接方法

零件的形狀簡單(圓柱、平面)，優(yōu)先考慮采用埋弧焊的自動焊或CO2氣體保護焊的自動焊。

活塞的堆焊翻新，大多采用埋弧自動焊。

零件的形狀比較復雜，堆焊量較小，選擇鎢極氬弧焊、手工電弧焊或氣焊，由人工進行焊接。

3.根據(jù)焊件的精密程度選擇焊接方法

焊件十分精密，焊接質(zhì)量要求很高,應該采用鎢極氬弧焊。2/4/202319武漢海事學校楊界4.根據(jù)焊件對變形的要求選擇焊接方法

埋弧焊、CO2氣體保護焊、氣焊的熱輸入量比較大，焊后零件的變形比較大。

鎢極氬弧焊、手工電弧焊的熱輸入量比較小，焊后零件的變形比較小。

5.根據(jù)焊件的尺寸選擇焊接方法

焊件較薄、較細，容易焊漏，選用鎢極氬弧焊、氧氣-乙炔氣焊或釬焊的方法。

埋弧焊和CO2氣體保護焊的焊縫熔深很大，適合于較厚的焊件。2/4/202320武漢海事學校楊界6.根據(jù)需要的焊層厚度選擇焊接方法

需要較薄的焊層，優(yōu)先考慮鎢極氬弧焊、氣焊；

需要2mm以上較厚的焊層，優(yōu)先考慮手工電弧焊、CO2氣體保護焊、埋弧焊或氧氣-乙炔釬焊。

鎢極氬弧焊、氣焊、氧氣-乙炔釬焊、熱噴涂的焊層或涂層的厚度可薄可厚，變化范圍較大。2/4/202321武漢海事學校楊界(六)焊接修復的基本操作過程

①清除待焊部位的油污、銹跡，露出金屬光澤。必要時采用無損探傷檢查焊接部位是否有裂紋。如果有裂紋，應該鉆出止裂孔，除去裂紋，并開出坡口。

②選擇合適的焊接方法和焊材。

③根據(jù)零件的母材、焊材、焊層性能和環(huán)境溫度等條件決定是否預熱，確定預熱的方法及預熱溫度。2/4/202322武漢海事學校楊界④采用科學、合理的焊接順序進行連接焊或堆焊，以減少焊接裂紋和變形。

常采用“分段退焊法”、“分中對稱退焊法”或“逐層分段退焊法”。

缺點:

焊接效率低；焊接接頭較多，接頭處容易出焊接缺陷。

⑤焊后應盡可能使焊層緩冷。

⑥機械加工2/4/202323武漢海事學校楊界分段退焊法(逐步退焊法):

它是把長焊道分成若干段短焊道，每焊一小段就退后一段距離重新起焊，圖中的數(shù)字表示焊接每個小段的先后次序，每小段的尾部與前一小段的首部相接，每小段的焊接方向與總的焊接方向(圖中的大箭頭)相反，見圖7-15。2/4/202324武漢海事學校楊界圖7-15分段退焊法示意圖2/4/202325武漢海事學校楊界分中對稱退焊法:

把長焊道分成若干段短焊道，從焊道的中心向兩端或從焊道的兩端向中心，對稱、交替地，一小段一小段地焊接，圖中的數(shù)字表示焊接每個小段的先后次序，

如圖7-16所示。采用這種方法焊接，零件受熱比前一種方法更均勻。

圖7-16分中對稱退焊法的示意圖2/4/202326武漢海事學校楊界圖7-16分中對稱退焊法的示意圖2/4/202327武漢海事學校楊界逐層分段退焊法:

堆焊層較長、厚度較大而進行多層堆焊時，把長焊層分成若干段短焊層，在每一層內(nèi)分段退焊(類似于“分段退焊法”)，焊完一層后再焊上一層。即按照A1，A2，A3；B1，B2，B3；C1，C2，C3的順序堆焊，

相鄰兩個焊層的焊道方向最好相互垂直。

采取階梯焊，即上面的短段比下面的短段短一些。2/4/202328武漢海事學校楊界圖7-17“逐層分段退焊法”示意圖2/4/202329武漢海事學校楊界(七)鑄鐵零件的焊接修復

1.鑄鐵焊接時容易出現(xiàn)的缺陷

鑄鐵零件焊接時容易出現(xiàn)白口組織、裂紋和氣孔。其原因：

①鑄鐵含碳量很高，焊接的冷卻速度較大，鐵水很快凝固，來不及析出石墨，因此形成了以Fe3C為基體的焊縫組織，即白口組織。

白口組織的硬度高、脆性大、強度很低，性能很差。2/4/202330武漢海事學校楊界②焊縫白口組織的收縮率大，焊接時產(chǎn)生的熱應力很大；加上白口組織的脆性大，沒有塑性，導致鑄鐵零件焊接時焊縫容易產(chǎn)生裂紋。

③鑄鐵焊接時，容易產(chǎn)生CO氣體；鑄鐵母材中常浸入潤滑油，難以除凈；鑄鐵零件在鑄造時可能留下氣孔、縮松、砂眼等缺陷，由于這些原因，在焊接時容易產(chǎn)生氣體，如果氣體在焊接時沒排除干凈，留在焊縫中便形成了氣孔。2/4/202331武漢海事學校楊界2.手工電弧焊焊接鑄鐵零件的方法

根據(jù)預熱程度的不同主要有熱焊法和冷焊法兩種。熱焊法:將工件整體預熱600～700oC后施焊。

熱焊法的特點:

需要大的加熱設(shè)備將零件加熱，工作量大、工作效率低、零件變形大，但焊縫不會出現(xiàn)白口組織。

冷焊法:鑄鐵零件不預熱，或整體預熱溫度不高于200oC時進行焊接的方法。

冷焊法的特點:方法簡便、工作量小、工作效率高、零件變形小，但焊縫容易出現(xiàn)白口組織和裂紋。2/4/202332武漢海事學校楊界3.鑄鐵件的黃銅釬焊修復

一般用氧氣-乙炔火焰加熱，采用黃銅作釬料，熔點880oC左右；

釬焊時使用銅釬劑，去除氧化膜，提高結(jié)合強度。

釬焊時鑄鐵零件的母材不熔化，所以不會產(chǎn)生白口組織和裂紋。

黃銅釬焊鑄鐵的焊接接頭的抗拉強度接近鑄鐵HT200的抗拉強度。2/4/202333武漢海事學校楊界(八)船機零件的堆焊翻修

堆焊翻修(堆焊翻新修理):

先通過機械加工消除船機零件的表面損傷，然后利用堆焊工藝恢復零件的尺寸，最后進行熱處理和精加工。

堆焊翻新修理可用于鋼、鑄鐵、銅、鋁等材料的貴重零件。

船用主、副柴油機的活塞、活塞桿、氣缸蓋、排氣閥、閥座和機架、船用螺旋槳等都可進行局部翻新或整體翻新。2/4/202334武漢海事學校楊界六、金屬扣合工藝

(一)概述

金屬扣合工藝：

將特殊的連接件(如波浪鍵、加強塊或螺栓等)鑲嵌或安裝到零件的裂紋處或斷裂處，通過連接件與零件基體之間的相互扣合、卡阻和嚙合作用，將有裂紋的或斷裂的零件連接(并密封)起來的一種修復方法。2/4/202335武漢海事學校楊界1.金屬扣合工藝的主要特點

①一般僅用于壁厚大于8mm的鑄鐵件的修理。

②金屬扣合工藝在常溫下完成修理，零件不會變形，也不會改變零件本體材料的組織和性能，修理質(zhì)量可靠。

③能基本恢復零件原有的強度，也可以恢復零件的密封性。

④基本上都是手工加工，不需要復雜的設(shè)備，可以到現(xiàn)場修理。

⑤工藝簡單，成本低。2/4/202336武漢海事學校楊界2.金屬扣合工藝所使用的連接件的材料

金屬扣合工藝所使用的連接件：

波浪鍵、加強塊、密封螺栓和圓柱銷等。

制造扣合連接件的材料的基本要求：

強度高、塑性好、初始硬度不高，形變強化效果明顯；熱膨脹系數(shù)低于或相近于零件本體材料。2/4/202337武漢海事學校楊界修復高溫下工作的鑄鐵零件（氣缸蓋、氣缸套等）扣合連接件的材料最好采用因瓦(Invar)合金Ni36或Ni42。

低膨脹合金：

塑性好、形變強化效果明顯、扣合強度較高、不生銹，熱膨脹系數(shù)明顯低于鑄鐵。

因瓦合金可用熱膨脹系數(shù)與鑄鐵相接近的低碳鋼20鋼代替。

不銹鋼的熱膨脹系數(shù)明顯高于鑄鐵，不宜采用不銹鋼制作扣合連接件。2/4/202338武漢海事學校楊界修復在常溫下工作的鑄鐵零件(如柴油機機體)扣合連接件的材料：不銹鋼0Crl8Ni9、1Crl8Ni9

材料初始強度較高，經(jīng)過鉚擊塑變后強度可再提高50％，扣合強度較高，不會生銹，熱膨脹系數(shù)比鑄鐵高，只能用于在常溫下工作的鑄鐵零件。扣合連接件的材料：低碳鋼15，20鋼制造。

材料的初始強度較低，通過鉚擊塑變后其強度可提高20％以上，容易生銹，熱膨脹系數(shù)比不銹鋼低，與鑄鐵材料相近。2/4/202339武漢海事學校楊界3.波浪鍵的形狀、尺寸與制造方法

波浪鍵：扣合連接件中最主要的連接件。

波浪鍵的形狀：由若干個圓柱體形狀的“凸圓柱”和長方體形狀的“連橋”相互連接所組成。

波浪鍵的上底面和下底面是兩個相互平行的平面。波浪鍵的“凸圓柱”數(shù)量必須是奇數(shù)，一般為5，7，9個。圖7-18波浪鍵的形狀2/4/202340武漢海事學校楊界波浪鍵的尺寸：連橋的寬度b、凸圓柱的直徑d、凸圓柱的中心距l(xiāng)、波浪鍵的高度t。

一般以連橋的寬度b作為基礎(chǔ)尺寸，b一般為3～6mm，取整數(shù)。

凸圓柱直徑d=(1.4～1.6)b

凸圓柱中心距l(xiāng)=(2.0～2.2)b

波浪鍵高度t=(1.0～1.2)b圖7-19波浪鍵的基本尺寸2/4/202341武漢海事學校楊界波浪鍵屬于非標準件，市場上買不到，只能自制。制造方法：

精密鑄造、冷擠壓、電火花線切割。

采用精密鑄造和冷擠壓制造出來的波浪鍵精度較低，一般達不到要求。

采用電火花線切割的方法制造的波浪鍵精度很高，又不用制作模具。

波浪鍵的用量不大，最好是準備好合適材料的板材。2/4/202342武漢海事學校楊界4.金屬扣合工藝所使用的工具

金屬扣合工藝需要使用的工具大部分都是手持機械工具、手持電動(氣動)工具，主要有鉆模、手電鉆(或風鉆)、(氣動)鏟鑿、攻絲工具、角磨機、手錘、鋼鋸、探傷劑、粘接劑等。

5.金屬扣合工藝的應用場合

主要用來修復焊接性很差的鑄鐵件。

船用主、副柴油機的機座、機架、氣缸體、氣缸蓋、氣缸套和各種機械的殼體2/4/202343武漢海事學校楊界(二)金屬扣合工藝

金屬扣合工藝的種類:

強固扣合法，強密扣合法和加強扣合法。

1.強固扣合法(波浪鍵扣合法):

在零件上垂直于裂紋的方向加工出若干個與波浪鍵相同形狀和尺寸的波形槽，將波浪鍵嵌入波形槽內(nèi)，波形槽與波浪鍵之間大約有0.1mm的間隙。鉚擊波浪鍵，使波浪鍵產(chǎn)生塑性變形而充滿波形槽；

依靠波浪鍵與波形槽相互之間的扣合、鎖固作用，將裂紋緊緊壓住，使裂紋件兩側(cè)連接在一起，

太薄的鑄鐵件(壁厚小于8mm)不能采用金屬扣合工藝。2/4/202344武漢海事學校楊界圖7-20強固扣合法示意圖2/4/202345武漢海事學校楊界(2)強固扣合法的基本工藝過程

①表面探傷。采用著色探傷或磁粉探傷，顯示出裂紋長度及裂紋尖端位置。

②打止裂孔。在兩個裂紋尖端鉆止裂孔，攻絲，擰入涂上粘接劑的螺栓，將露出零件表面的螺栓割斷、磨平，堵塞止裂孔。

③加工波形槽。首先要在裂紋上確定波形槽的數(shù)量和位置，確定波形槽的深度。2/4/202346武漢海事學校楊界波形槽的數(shù)量和位置:

根據(jù)規(guī)定的波形槽的間距、零件的具體結(jié)構(gòu)和受力情況、裂紋的總長度等因素來確定，

波形槽間距為W=(5～6)b，一般不小于30mm。

波形槽的深度T依零件的壁厚H而定，一般取T=(0.65～0.75)H。2/4/202347武漢海事學校楊界圖7-21波形槽的同距與深度2/4/202348武漢海事學校楊界波形槽深度T大于波浪鍵的高度t時，不應按波形槽的深度特意制作超過規(guī)定高度的波浪鍵，而應嵌入1～3層波浪鍵，并逐層鉚擊。

波浪鍵的原始尺寸小于波形槽的尺寸，二者存在0.1mm左右的間隙，此時不能產(chǎn)生扣合作用。2/4/202349武漢海事學校楊界波浪鍵的扣合作用是靠鉚擊產(chǎn)生塑變后，波浪鍵充滿波形槽后而產(chǎn)生的。

單層波浪鍵的高度過高，鉚擊后只是表面產(chǎn)生塑性變形充滿槽腔，下面大部分高度沒有產(chǎn)生塑變，波浪鍵與波形槽之間還存在0.1mm左右的間隙，不能產(chǎn)生扣合作用和形變強化作用。2/4/202350武漢海事學校楊界波形槽的加工方法:

第一步是鉆孔。選擇直徑比波浪鍵凸圓柱直徑d大0.1mm的鉆頭和合適的鉆模，在垂直于裂紋的方向上鉆孔。

鉆模的作用是準確地確定各個孔的相對位置。

波浪鍵中間的凸圓柱中心正好位于裂紋線上；

鉆孔的數(shù)量應等于波浪鍵凸圓柱的數(shù)量。

孔的深度要適應波浪鍵的高度和層數(shù)，并且各個孔的深度應基本相同；每鉆1個孔后，采用相同直徑的圓柱銷定位，再鉆下1個孔。2/4/202351武漢海事學校楊界第二步是鑿通。用頭部形狀為矩形、頭部寬度比波浪鍵“連橋”寬度大0.1mm的鏟鑿將各個孔之間的連橋部分鑿通，形成波形槽，見圖7-22。2/4/202352武漢海事學校楊界圖7-22波形槽的加工方法2/4/202353武漢海事學校楊界④嵌入、鉚擊波浪鍵。

在波形槽中涂上膠粘劑，將波浪鍵嵌入波形槽，用手錘和專用工具鉚擊波浪鍵，使波浪鍵產(chǎn)生塑變充滿槽腔。

鉚擊結(jié)束后，最后一層波浪鍵的上平面應高于工件的表面0.5～1mm，作為最后磨平時的加工余量。2/4/202354武漢海事學校楊界⑤波浪鍵的固定。

波浪鍵的固定方法：

在裂紋線上波浪鍵的旁邊鉆螺孔的底孔，要讓該底孔切入波浪鍵0.5～1mm，然后攻絲，擰入涂上膠粘劑的固定螺絲，然后割斷、磨平，靠固定螺絲的螺紋將波浪鍵固定。

⑥磨平。用角磨機將修理部位打磨平整、光滑。2/4/202355武漢海事學校楊界圖7-23強固扣合法修理完畢后的狀況2/4/202356武漢海事學校楊界(3)強固扣合法的適用場合

適用于壁厚在8～45mm，不需要密封裂紋，承受載荷不是特別大的鑄鐵件。2/4/202357武漢海事學校楊界2.強密扣合法

強密扣合法(波浪鍵一密封螺絲扣合法):

在強固扣合法的基礎(chǔ)上，再沿著裂紋一個挨一個地鉆孔、攻絲，旋入涂有膠粘劑的密封螺絲，然后割斷、磨平。

各密封螺絲之間相互重疊相割，重疊量1mm左右。

目的:密封裂紋和防止螺絲轉(zhuǎn)動。2/4/202358武漢海事學校楊界圖7-24強密扣合法修理完畢后的狀況2/4/202359武漢海事學校楊界密封螺絲:選用M5～M12mm的規(guī)格。

密封螺絲的材料:一般都選用低碳鋼材料。

強密扣合法修理完畢，檢驗修理質(zhì)量的方法有：

①肉眼觀察的方法。

②采用敲擊聽響法檢驗，敲擊修理部位，

發(fā)出堅實聲音，證明修理質(zhì)量良好。

③有密封性要求的零件應該水壓試驗。

強密扣合法:適用于壁厚在8～45mm的鑄鐵件，

強密扣合法:承受載荷的能力高于強固扣合法。

常用來修復柴油機的氣缸套、氣缸蓋等要求密封的、有裂紋的鑄鐵零件。2/4/202360武漢海事學校楊界3.加強扣合法

亦稱加強塊扣合法。

適用于承受高載荷，壁厚大于45mm的鑄鐵件。

加強扣合法:主要采用“加強塊”作為扣合連接件。

加強塊:較大尺寸的、矩形的、高強度的合金鋼塊。圖7-25加強扣合法示意圖

1-鑄鐵件；2-圓柱銷或密封螺絲；3-加強塊；4-波浪鍵;5-裂紋2/4/202361武漢海事學校楊界加強扣合法的加工方法

在鑄鐵件上垂直裂紋的方向加工出與加強塊形狀和尺寸相吻合的凹槽，涂上膠粘劑，將加強塊鑲嵌到凹槽中，在加強塊與鑄鐵件的交界線上鉆孔，鉚入圓柱銷(圓錐銷)或擰入密封螺絲。

加強塊的材料：采用合金調(diào)質(zhì)鋼(如40Cr)，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后使用，或低碳鋼(如20鋼)。2/4/202362武漢海事學校楊界加強扣合法兩個特點：

①加強塊可以使載荷分布到鑄鐵件的更大的面積上和離裂紋更遠的地方

加強扣合法適合用于修理承受高載荷、壁厚大于45mm的大型厚壁鑄鐵件。

②加強塊不需進行鉚擊。

加強塊的強度不能依靠形變強化來提高，而只能依靠自身原有的強度。2/4/202363武漢海事學校楊界4.熱扣合法

利用金屬材料熱脹冷縮的特性修復零件裂紋的方法。

將一定形狀和尺寸的扣合鍵加熱至一定溫度后，放入零件裂紋處已加工好相應形狀、尺寸的鍵槽內(nèi)，當扣合鍵冷卻產(chǎn)生收縮時，將零件上裂紋拉緊形成一體，使零件恢復使用功能。

熱扣合法應用于修復大型，重型設(shè)備，如大型飛輪、齒輪和重型設(shè)備的機體等2/4/202364武漢海事學校楊界2/4/202365武漢海事學校楊界七、塑性變形修復工藝

塑性變形修復工藝：

在不破壞零件的前提下，利用金屬本身的塑性，通過施加外力或加熱的手段，使已經(jīng)發(fā)生塑性變形而失效的金屬零件再發(fā)生反向塑性變形，以恢復零件原有幾何形狀的修復方法。

船機零件：柴油機曲軸、連桿的彎曲變形、螺旋槳槳葉因碰撞彎曲變形2/4/202366武漢海事學校楊界常用的塑性變形修復法：

冷校法、熱校法、加熱-機械校直法。

塑性變形修復法：

僅適用于塑性材料，脆性材料如鑄鐵不能采用此法。2/4/202367武漢海事學校楊界(一)冷校法

適用于零件材料的塑性較高、塑變量較小、零件尺寸不是過大的場合。

冷校法是在常溫下，靠敲擊或施加外力來恢復零件原有幾何形狀的修復方法。

常用的冷校法：敲擊法和機械校直法。

1.敲擊法

靠錘子敲擊零件使其發(fā)生反向塑性變形，以恢復零件原有幾何形狀的修復方法。2/4/202368武漢海事學校楊界圖7-26敲擊法校直的原理示意圖2/4/202369武漢海事學校楊界敲擊法校直彎曲零件的另一種方法：采用頭部具有特殊形狀的錘子，敲擊零件發(fā)生塑變后尺寸變短的區(qū)域，使敲擊的部位產(chǎn)生局部塑性伸長以恢復零件的整體形狀。2/4/202370武漢海事學校楊界2.機械校直法

在專用的液壓機上，對發(fā)生塑變的零件的凸起部位施加靜壓力，使其產(chǎn)生反向塑性變形來進行校直的方法。

在施加壓力時，反向變形的程度比原有塑性變形的程度稍微大一些，即適當矯枉過正，以達到消除原有塑性變形的目的。2/4/202371武漢海事學校楊界圖7-28機械校直法校直曲軸示意圖

1—v形鐵；2—曲軸；3—液壓機壓頭；4—銅皮或鉛軟皮墊片；5—百分表；6—平臺2/4/202372武漢海事學校楊界注意：

在支撐部位和加壓部位都要墊加銅、鉛軟墊片，以免損壞軸頸的工作面。

機械校直法常用來校正變形不大的螺旋槳槳葉。

采用機械校直法校直零件的缺點：

零件的截面變化處(如軸頸根部過渡圓角處)塑性變形較大，并留下殘余拉應力，使零件的疲勞強度降低。2/4/202373武漢海事學校楊界(二)熱校法

對發(fā)生了塑性變形的金屬零件進行局部快速加熱來校正變形零件的方法。

零件發(fā)生彎曲塑變后，彎曲部位的凸面尺寸會變長，熱校直時在軸彎曲部位的凸面采用氧氣-乙炔火焰進行局部快速加熱，加熱部位的膨脹受到周圍材料的約束，造成很大的壓應力，因此使加熱部位產(chǎn)生了壓縮塑變。當零件冷卻下來時，由于凸面的尺寸變短了，使零件的彎曲方向朝相反的方向變化，因此使零件的彎曲變形得到一定的恢復。

一般需在零件的凸面經(jīng)多點多次加熱冷卻后，才能使零件校直。2/4/202374武漢海事學校楊界圖7-29熱校法校直零件的示意圖2/4/202375武漢海事學校楊界熱校法適用于焊接性好的鋼材，如低碳鋼或普通低合金鋼；

對于淬硬傾向較大的合金鋼要慎用，因其容易產(chǎn)生淬硬組織和裂紋。

熱校法可矯正彎曲變形較大、尺寸較大的零件，但對操作技術(shù)和經(jīng)驗要求較高。

2/4/202376武漢海事學校楊界(三)加熱-機械校直法

熱校法與機械校直法的聯(lián)合運用

適用于彎曲變形較大并且尺寸較大的零件。

先采用機械校直法使零件恢復一定的變形，再用熱校法局部加熱校直。

或先加熱，后采用機械加壓進行校直。

例如螺旋槳槳葉彎曲變形較大時，將葉片彎曲變形處加熱后再用千斤頂加壓或用螺桿和螺母制作的上緊夾具加壓的方法使槳葉形狀復原。2/4/202377武漢海事學校楊界八、粘接修復技術(shù)

（一)概述

粘接修復技術(shù)：

利用膠粘劑把相同的或不同的材料連接到磨損、腐蝕的零件上，或者將斷裂的零件牢固地連接在一起，使損壞的零件恢復使用性能的方法。2/4/202378武漢海事學校楊界1.粘接技術(shù)的主要特點

③粘接不會像焊接那樣改變材料的基體組織，不會引起零件的變形和硬度降低等問題。

④可獲得多種特殊性能，如良好的密封、導電、絕緣以及耐腐蝕性能。

⑤設(shè)備工藝簡單，容易操作，成本低，生產(chǎn)效率高。

⑥粘接的不足之處：

與鉚接、螺紋連接和焊接等工藝方法相比，粘接層的結(jié)合強度較低、抗沖擊性能和抗老化性能較差、粘接接頭的耐熱性較低。2/4/202379武漢海事學校楊界2.膠粘劑的分類方法

①按用途分類：結(jié)構(gòu)膠粘劑、非結(jié)構(gòu)膠粘劑和特種膠粘劑三大類。

結(jié)構(gòu)膠粘劑：將結(jié)構(gòu)單元牢固地連接成整體結(jié)構(gòu)，其粘接強度高、耐久性好，能夠承受較大的應力。

非結(jié)構(gòu)膠黏劑：恢復尺寸，修復磨損、腐蝕的零件，密封等用途而進行的表面粘涂和密封，不能承受太大的載荷。(如表面粘接用膠粘劑、密封膠粘劑)

特種膠粘劑：滿足特殊需要，改變零件表面功能(如導電、導磁、絕緣等性能)所進行的粘接。2/4/202380武漢海事學校楊界②按化學成分類：有機粘接劑和無機粘接劑

③按被粘接材料分類：金屬用膠、塑料用膠、橡膠用膠、陶瓷用膠、木材用膠、纖維用膠、玻璃和水泥用膠、紙用膠等。

④按膠粘劑的形態(tài)分類：溶液型、乳液型、糊狀、膠泥、膠膜、膠帶、膠粒、膠棒等。2/4/202381武漢海事學校楊界3.粘接的基本工藝過程

一般粘接的基本工藝過程

粘接前的表面處理是粘接成功的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

保證粘接強度，必須嚴格地對表面進行除污、除油、除銹、脫脂和粗化。圖7-30粘接的基本工藝過程2/4/202382武漢海事學校楊界4.選擇膠粘劑考慮的因素

①被粘接物的材料、表面狀態(tài)、裂紋縫隙大小、粘接面大小、受力情況和使用環(huán)境條件等情況要符合膠粘劑說明書的要求。

②膠粘劑的性能特點，如粘接強度、使用溫度、收縮率、線脹系數(shù)、耐蝕性、耐水性及抗老化性能等要符合使用工況的要求。2/4/202383武漢海事學校楊界5.粘接修復技術(shù)的應用

粘接修復技術(shù)：

可用于修復因磨損、腐蝕、裂紋或斷裂而損壞的零件，以及加工失誤的零件、其他工藝均無法修復的零件，用粘接卻得到了良好的修復效果。

利用膠黏劑進行裝配工作和對零件的接觸面進行密封，使修船、造船工作中的某些裝配工藝大大簡化，勞動強度大大降低，生產(chǎn)率顯著提高。2/4/202384武漢海事學校楊界(二)有機膠粘劑在船機修造工作中的應用

1.修理損壞的船機零件

(1)修理磨損松動的過盈配合件

過盈配合的軸與套類的零件(例如軸與齒輪)，

因長期使用產(chǎn)生微動磨損，造成配合松動而影響傳遞運動。

采用厭氧膠修理船用發(fā)電機軸與滾動軸承的配合松動、離心泵軸與葉輪的松動，修理效果較好，工藝簡單，成本低。2/4/202385武漢海事學校楊界(2)修理腐蝕損壞的零件

柴油機氣缸套、氣缸體和各類船艙壁的電化學腐蝕，螺旋槳槳葉、氣缸套外圓表面的穴蝕

(3)修補裂紋零件

柴油機氣缸蓋進氣閥閥桿導孔壁裂紋，船舶管系的裂紋、漏洞，油柜和水柜的裂紋或焊縫開裂等損壞，可采用有機膠粘劑并結(jié)合金屬扣合、覆板或鑲套等其他工藝進行修復。

2/4/202386武漢海事學校楊界2.

船機零部件的裝配

(1)

主、副柴油機機座的安裝

在主、副機機座與底座之間安裝若干個鑄鐵墊塊按傳統(tǒng)工藝：

鑄鐵墊塊的上、下平面要與機座和底座緊密相貼，用色油檢驗，接觸點在1平方英寸面積內(nèi)不少于2～3點。

需要反復刮研鑄鐵墊塊，此項工作勞動強度很高、工作量大、效率很低，而且墊塊的接觸面積很小。2/4/202387武漢海事學校楊界采用有機膠粘劑配合鑄鐵墊塊的安裝，可克服傳統(tǒng)工藝的缺點。

安裝時，使鑄鐵墊塊的厚度h比實際需要的厚度H小一些，使鑄鐵墊塊上、下平面都充滿0.5～1.0mm的環(huán)氧樹脂膠黏劑，這樣不需刮研墊塊，待膠粘劑固化后，鑄鐵墊塊的上、下面與機座或底座完全接觸。2/4/202388武漢海事學校楊界圖7-31有機膠粘劑用于主機機座安裝的示意圖2/4/202389武漢海事學校楊界(2)

螺旋槳與艉軸的裝配

沿海和內(nèi)河的中小型船舶的螺旋槳與艉軸，在二者配合面之間有意設(shè)計了一定的間隙，采用適當?shù)姆椒ǔ錆M環(huán)氧樹脂膠粘劑，待粘接劑固化后螺旋槳與艉軸的配合面可達到完全接觸，從而省去了鍵連接和大量的刮研工作。2/4/202390武漢海事學校楊界(3)

做密封墊片

船舶機械設(shè)備的密封，傳統(tǒng)上采用靜密封固體材料，如紫銅、橡皮、石棉、紙箔及白漆一絲麻等。使用高分子液態(tài)密封膠來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的固體墊片作為連接件的密封材料。

液態(tài)密封膠：

使用前呈黏稠的液態(tài)，固化后形成一層類似橡膠性質(zhì)的、富有彈性的可剝性薄膜，黏附于結(jié)合面上，具有良好的密封性能和耐壓性能。2/4/202391武漢海事學校楊界液態(tài)密封膠：

應用于各類泵、齒輪箱、空氣壓縮機等的法蘭平面和結(jié)合面的密封；柴油機氣缸套與氣缸體、道門與機架的結(jié)合面的密封；高壓油管、水管和蒸汽管的管接頭的密封。

一般來說，與無機膠粘劑相比，有機膠粘劑的粘接強度較大，耐熱性差，脆性較小，抗沖擊性較好，耐腐蝕性較好，抗老化性較差，粘接工藝較復雜。2/4/202392武漢海事學校楊界(三)無機膠粘劑在船機修造工作中的應用

無機膠粘劑：

以無機物配制而成的膠粘劑，一般由液態(tài)的無機酸、堿、鹽與固態(tài)的金屬氧化物粉末組成。

無機膠粘劑的突出特點：

具有很高的耐熱性，最高可承受2700oC的高溫，耐油、抗老化、毒性小、不燃燒；

無機膠粘劑的缺點：不耐酸、堿，耐水性較差，脆性較大，不抗沖擊等。

無機膠粘劑的粘接接頭：一般都采用套接或槽接，不適合采用對接接頭。2/4/202393武漢海事學校楊界磷酸鹽類無機膠粘劑或硅酸鹽類無機膠粘劑兩類，

應用最多的：磷酸一氧化銅無機膠粘劑。

磷酸一氧化銅無機膠粘劑由甲、乙兩個組分組成。

甲組分：黑色的氧化銅粉末，

乙組分：磷酸與氫氧化鋁配制而成的磷酸鋁溶液，

不用時分開放置，使用時將甲、乙兩個組分按照適當?shù)呐浔冗M行調(diào)制，現(xiàn)用現(xiàn)配。

磷酸一氧化銅無機膠黏劑:可長時間在500oC下工作，短時間在700～800oC工作；耐油、耐水性較好，因此密封堵漏效果好。2/4/202394武漢海事學校楊界磷酸一氧化銅無機膠粘劑:

適用于工作溫度高、受力不大，不需拆卸、需要密封的部位。

如修理氣缸體、氣缸蓋或其他箱體上的裂紋，氣缸體與氣缸套配合面上的鑄造缺陷，增壓器渦輪端殼體的腐蝕等。

無機膠粘劑的粘接強度較小、耐熱性好、脆性較大、抗沖擊性和耐腐蝕性較差，抗老化性較好，粘接工藝較簡單。2/4/202395武漢海事學校楊界九、研磨加工技術(shù)

研磨加工：

在零件和與其相配合的研磨工具(或者是與其相配合的另一個零件)之間加入含有磨料顆粒的研磨劑，使零件與研磨工具(或相配合的另一個零件)在一定的壓力和速度下作相對運動，磨料顆粒對零件的被加工表面所進行的精密切削加工。2/4/202396武漢海事學校楊界研磨：精密零件的制造和修理時進行精加工的主要方法之一，一般是在機床精加工(如精車、精磨)之后的最終精加工工序。

研磨加工：使零件獲得極高的尺寸精度、幾何形狀精度、配合精度以及最高的表面粗糙度等級。零件的平面，內(nèi)、外圓柱面，圓錐面，螺紋面，齒輪的齒面，凸、凹球面等其他型面均可采用此種方法進行精加工。2/4/202397武漢海事學校楊界船舶主、副柴油機的進、排氣閥與閥座偶件以及燃油系統(tǒng)中的三對精密偶件(柱塞-套筒、針閥-針閥體、出油閥-出油閥座)在制造或修理時的最后一道工序都需要進行研磨。

研磨的零件材料：各種金屬和非金屬材料，如經(jīng)淬火或未經(jīng)淬火的碳鋼、合金鋼或玻璃等。

研磨既可用手工操作，也可在研磨機上進行。

零件在研磨前須先用其他加工方法獲得較高的預加工精度，所留的研磨余量一般為2～30μm。2/4/202398武漢海事學校楊界(二)影響研磨質(zhì)量的主要因素

(1)零件與研具的相對運動

保證零件研磨表面上各點的研磨行程基本相等

研磨的軌跡：

盡量均勻地遍及整個研具表面；否則會引起零件和研具的偏磨。

研磨的運動方向：

周期性變換，使研磨劑均勻分布在零件表面，并加工出相互交叉的切削痕，均勻地研磨零件表面。2/4/202399武漢海事學校楊界(2)研磨壓力

研磨表面的壓力要均勻；否則會導致偏磨。

適當?shù)膲毫Ψ秶鷥?nèi)，研磨效率隨壓力增加而提高。

研磨壓力過大，研磨劑的磨粒被壓碎，切削作用減小，表面劃痕加深，研磨質(zhì)量降低；

壓力過小，則研磨效率大大降低。

合適的研磨壓力：

取決于零件材料、研磨工具材料和外界壓力等。

一般粗研壓力0.1～0.2MPa，精研壓力0.01～0.1MPa。2/4/2023100武漢海事學校楊界(3)研磨速度

在一定條件下，研磨速度的增加將使研磨效率提高。

合適的研磨速度:

根據(jù)零件的加工精度、材質(zhì)、重量、硬度、研磨面積等具體情況而定。

一般來說，對于同一個零件，粗研時的研磨速度應低于精研時的研磨速度。2/4/2023101武漢海事學校楊界(4)研磨程序

在研磨初期，研磨劑的磨粒鋒利，微切削作用強。

粗研時選用較粗的研磨劑、較高的壓力和較高的速度進行研磨，以期較快地消除幾何形狀誤差和切削掉較多的加工余量；

精研時選用較細的研磨劑、較小的壓力和較低的速度進行研磨，以獲得精確的形狀、尺寸和最高的表面粗糙度等級。2/4/2023102武漢海事學校楊界(三)研磨劑

研磨和拋光加工時對零件表面進行微切削加工的材料。

1.研磨劑的組成

由磨料、分散劑(研磨液)和輔助材料混合制成。

磨料的作用：

起切削作用

常用的磨料：

剛玉、碳化硅、碳化硼和人造金剛石等。

分散劑(研磨液)的作用：

使磨料均勻分散在研磨劑中，稀釋、潤滑和冷卻等作用。

常用的分散劑：煤油、機油、甘油、酒精和水等。2/4/2023103武漢海事學校楊界輔助材料：

混合脂，常由硬脂酸、脂肪酸、環(huán)氧乙烷、三乙醇胺、石蠟、油酸和十六醇中的幾種材料配成，

輔助材料的作用：

研磨過程中起乳化、潤滑和吸附的作用，并促使零件表面產(chǎn)生化學反應，生成易脫落的氧化膜或硫化膜，以提高加工效率。

輔助材料中還有著色劑、防腐劑和芳香劑等。2/4/2023104武漢海事學校楊界磨料的粒度：磨料顆粒的尺寸大小，

粒度號：

磨料顆粒的大小相當于1平方英寸的多少分之一，用數(shù)字表示。

粒度號100表示磨料顆粒的大小相當于1平方英寸的一百分之一。2/4/2023105武漢海事學校楊界磨料按粒度號和顆粒的大小分為磨粒、磨粉、微粉和超微粉四種，

微粉和超微粉的粒度號前面加字母W，如W63表示粒度號為63的微粉。

研磨粉：粒度號為100及粒度更細的磨料，

研磨加工一般只使用研磨粉。

磨粉、微粉和超微粉都屬于研磨粉。2/4/2023106武漢海事學校楊界磨料的研磨性能與其粒度、硬度和強度有關(guān)。

磨料的硬度：

磨料表面抵抗局部塑性變形的能力。

磨粒硬度越高，切削能力越強，研磨能力越好；磨料的強度：

磨粒承受外力不被壓碎的能力。

磨粒強度越高，切削力越強，壽命越高，研磨能力也越好。2/4/2023107武漢海事學校楊界表7-8各種磨料的相對研磨能力金剛石碳化硼綠碳化硅黑碳化硅白剛玉棕剛玉1.00.50.280.260.120.10研磨能力是一個相對指