機(jī)械修復(fù)法課件

機(jī)械修復(fù)法

機(jī)械修復(fù)法：利用機(jī)械連接，如螺紋聯(lián)接、鍵、鉚接、過(guò)盈聯(lián)接等使磨損、斷裂、缺損的零件得以修復(fù)的方法。

(如鑲補(bǔ)法、金屬扣合法等，這些方法可利用現(xiàn)有的簡(jiǎn)單設(shè)備與技術(shù)，進(jìn)行多種損壞形式的修復(fù)。)

優(yōu)點(diǎn)：不會(huì)產(chǎn)生熱變形，

缺點(diǎn)：受零件結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、剛度的限制，難以加工硬度高的材料，難以保證精度要求高的材料。機(jī)械修復(fù)法一、金屬扣合法

定義：借助高強(qiáng)度合金材料制成的扣合連接件(波形鍵)，在槽內(nèi)產(chǎn)生塑性變形來(lái)完成扣合作用，以使裂紋或斷裂部位重新連接成一個(gè)整體。適用范圍：適于不易焊補(bǔ)的鋼件和不允許有較大變形的鑄件，以及有色金屬件，尤其對(duì)大型鑄件的裂紋或折斷面的修復(fù)效果更為突出。特點(diǎn)：修復(fù)后的零件具有足夠的強(qiáng)度和良好的密封性，修復(fù)的整個(gè)過(guò)程在常溫下進(jìn)行，不會(huì)產(chǎn)生熱變形；波形槽分散排列，波形鍵分層裝入，逐片鉚擊，不產(chǎn)生應(yīng)力集中，操作簡(jiǎn)便，使用的設(shè)備和工具簡(jiǎn)單，便于就地修理。缺點(diǎn)：不適于修復(fù)厚8mm以下的鑄件及振動(dòng)劇烈的工件，此外，修復(fù)效率低。機(jī)械修復(fù)法(一)強(qiáng)固扣合法

操作：先在垂直于裂紋方向或折斷面的方面上，按要求加工出具有一定形狀和尺寸的波形槽，然后將用高強(qiáng)度合金材料制成的其形狀、尺寸與波形槽相吻合的波形鍵嵌人槽中，并在常溫下鉚擊使之產(chǎn)生塑性變形而充滿(mǎn)整個(gè)槽腔，這樣，由于波形鍵的凸緣與槽的凹洼相互緊密的扣合，將開(kāi)裂的兩部分牢固地連接成一體。

適用范圍：修復(fù)壁厚8～40mm的、一般強(qiáng)度要求的機(jī)件。機(jī)械修復(fù)法

1．波形鍵形狀和尺寸的確定:波形鍵的形狀如圖所示。頸寬b＝3～6mm,按經(jīng)驗(yàn)公式求其他尺寸d＝(1.2～1.6)bl=(2～2.2)bt≤b波形健凸緣個(gè)數(shù)常取5、7、9。條件允許，盡量取較多的凸緣個(gè)數(shù)，使最大應(yīng)力遠(yuǎn)離裂紋處。但凸緣過(guò)多會(huì)增加波形鍵修整及鑲配工作難度。2．波形鍵的材料材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和良好的韌性，經(jīng)熱處理后質(zhì)軟，適于鉚接；加工硬化性好，且不發(fā)脆，使鉚擊后抗拉強(qiáng)度有較大提高；用于高溫工作條件下的波形鍵，還應(yīng)考慮選用的材料是否與機(jī)件熱膨脹系數(shù)一致，否則工作時(shí)出現(xiàn)脫落或脹裂機(jī)體現(xiàn)象。波形鍵的材料有1Cr18Ni9Ti1、1Cr18Ni9。與鑄鐵膨脹系數(shù)相近的有Ni36等高鎳合金。波形鍵材料的力學(xué)性能見(jiàn)表5—3。機(jī)械修復(fù)法3．波形鍵的加工工藝1)根據(jù)波形鍵外形下料。2)在壓力機(jī)上用模具將坯料兩側(cè)波形冷壓成型。3)根據(jù)厚度t刨平兩平面。4)按圖樣要求對(duì)凸緣進(jìn)行鉗工修整。5)熱處理。4．波形槽的布置及加工工藝1)波形槽與所選用的波形鍵相配合,留0.1-0.2mm間隙。波形槽的深度h根據(jù)修復(fù)區(qū)壁厚δ確定，常取h=(0．7～0．8)δ。機(jī)械修復(fù)法

2)各波形槽之間的間距W根據(jù)被修復(fù)工件原有承載能力和波形健的強(qiáng)度等條件由下式求出：式中：δ--修復(fù)區(qū)壁厚，單位為mm；h--波形槽深度，單位為mm；b--波形健頸寬，單位為mm；σR--波形鍵鉚擊后抗拉強(qiáng)度，單位為MPa，通常取鉚擊前的抗拉強(qiáng)度的1.5-1.7倍；

σG—工件抗拉強(qiáng)度，單位為MPa。機(jī)械修復(fù)法

3)為使最大應(yīng)力分布在較大范圍內(nèi)，以改善工件受力情況，各波形槽可布置成一前一后或一長(zhǎng)一短的方式(圖5—4a，b)，波形槽應(yīng)盡可能垂直于裂紋，并在裂紋兩端各打一個(gè)止裂孔，以防止裂紋發(fā)展。通常將波形槽設(shè)計(jì)成單面布置的形式(圖5—4c)。對(duì)厚壁工件，若結(jié)構(gòu)允許，可將波形槽開(kāi)成兩面分布的形式(圖5-4d)。對(duì)承受彎曲載荷的工件，因工件外層受有最大拉應(yīng)力，故可將波形槽設(shè)計(jì)成階梯形式(圖5—4e)。機(jī)械修復(fù)法

4)波形槽可在鏜床，銑床等設(shè)備上直接加工成型。也可用鉆模，手電鉆等簡(jiǎn)易工具就地加工。其加工工藝如下：首先，在垂直于裂紋或折斷面的方向上畫(huà)出波形槽的位置線，并在裂紋兩端各鉆一個(gè)止裂孔。用直徑等于凸緣d的鉆頭在裂紋或折斷面上鉆出波形槽中間的凹洼孔d，深度比槽深略淺2～3mm。用定位銷(xiāo)將鉆模中間孔與裂紋上凹洼孔位置固定，并使鉆模對(duì)正在波形槽位置線上，按鉆模一端的孔在工件上鉆出第二個(gè)孔并插入第二只定位銷(xiāo)，然后依次鉆完各孔，用直徑等于頸寬b的鉆頭沿鉆模鉆去頸部的金屬；分別用直徑等于d和b的平底鉆锪平各孔至深度T;鉗工修整使鍵與槽之間的配合間隙為0.1~0.2mm。

5．波形鍵的鉚擊首先清理波形槽，之后用手錘或小型鉚釘槍對(duì)波形鍵進(jìn)行鉚擊。其順序?yàn)橄茹T波形鍵兩端的凸緣，然后對(duì)稱(chēng)交錯(cuò)向中間鉚擊，最后鉚擊裂紋上的凸緣。鉚擊力量按順序由強(qiáng)到弱。凸緣部分鉚緊后鉚頸部，并要在第一層鉚緊后再鉚第二層、第三層……。為了使波形鍵得到充分的冷加工硬化，提高抗拉強(qiáng)度，每個(gè)部位開(kāi)始先用凸圓沖頭鉚擊其中心，然后用平底沖頭鉚擊邊緣，直至鉚緊。但要注意不可鉚得過(guò)緊，以免將裂紋再撐開(kāi)，一般以每層波形鍵鉚低0.5mm為宜。機(jī)械修復(fù)法(二)強(qiáng)密(綴縫栓一波形鍵)扣合法對(duì)有密封要求的修復(fù)件，如高壓氣缸和高壓容器等防滲漏零件，應(yīng)采用強(qiáng)密扣合法進(jìn)行修復(fù)。這種方法是先用強(qiáng)固扣合法將產(chǎn)生裂紋或折斷面的零件聯(lián)接成一個(gè)牢固的整體，然后按一定的順序在斷裂線的全長(zhǎng)上加工出綴縫栓孔。注意應(yīng)使相鄰的兩綴縫件相割，即后一個(gè)綴縫栓孔應(yīng)略切入上一個(gè)已裝好的波形鍵或綴縫栓，以保證裂紋全部由綴縫栓填充，以形成一條密封的金屬隔離帶，起到防滲漏作用，如圖5—5所示。對(duì)于承受較低壓力的斷裂件，采用螺栓形綴縫栓，其直徑可參照波形鍵凸緣尺寸d選取M3～M8，旋入深度為波形槽深度T。旋入前將螺栓涂以環(huán)氧樹(shù)脂或無(wú)機(jī)膠粘劑，逐件旋入并擰緊，之后將凸出部分鏟掉打平。對(duì)于承受較高壓力，密封性要求較高的機(jī)件，采用圓柱形綴縫栓，其直徑參照凸緣尺寸d選取3～8mm，其厚度為波形鍵厚度t。與機(jī)件的聯(lián)接和波形鍵相同，分片裝入逐片鉚緊。綴縫栓直徑和個(gè)數(shù)選取時(shí)要考慮兩波形鍵之間的距離，以保證綴縫栓能密布于裂紋全長(zhǎng)上，且各綴縫栓之間要彼此重疊0．5～1．5mm。綴縫栓的材料與波形鍵相同。對(duì)要求不高的工件可用標(biāo)準(zhǔn)螺釘、低碳鋼、純銅等代替。機(jī)械修復(fù)法(三)加強(qiáng)扣合法對(duì)承受高載荷的機(jī)件，只采用波形鍵扣合而其修復(fù)質(zhì)量得不到保證時(shí)，需采用加強(qiáng)扣合法。其方法是：在垂直于裂紋或折斷面的修復(fù)區(qū)上加工出一定形狀的空穴，然后將形狀尺寸與之相同的加強(qiáng)件嵌入其中。在機(jī)件與加強(qiáng)件的結(jié)合線上擰人綴縫栓，使加強(qiáng)件與機(jī)件得以牢固聯(lián)接，以使載荷分布到更大的面積上。此法適用于承受高載荷且壁厚大于40mm的機(jī)件。綴縫栓中心布置在結(jié)合線上，使綴縫栓一半嵌入加強(qiáng)件，另一半嵌入機(jī)件，相鄰兩綴縫栓彼此重疊0．5～1．5mm，如圖5—6所示。綴縫栓材料與波形鍵相同，其尺寸可參照波形鍵凸緣d及波形鍵深了。加強(qiáng)塊形狀可根據(jù)載荷性質(zhì)、大小、方向設(shè)計(jì)鍥形、十字形、X形、長(zhǎng)方形等。機(jī)械修復(fù)法(四)熱扣合法利用金屬熱脹冷縮的原理，將一定形狀的扣合件經(jīng)加熱后扣人已在機(jī)件裂紋處加工好的形狀尺寸與扣合件相同的凹槽中，扣合件冷卻后收縮將裂紋箍緊，從而達(dá)到修復(fù)的目的。二、鑲補(bǔ)法鑲補(bǔ)法就是在零件磨損或斷裂外補(bǔ)以加強(qiáng)板或鑲裝套等，使其恢復(fù)功能。一般中小型零件斷裂后，可在其裂紋處鑲加補(bǔ)強(qiáng)板，用螺釘或鉚釘?shù)葘⒀a(bǔ)強(qiáng)板與零件連接起來(lái)；對(duì)于脆性材料應(yīng)在裂紋端頭鉆止裂孔。此法操作簡(jiǎn)單，適用面廣。如圖5—7所示。機(jī)械修復(fù)法對(duì)齒類(lèi)零件，尤其對(duì)精度不高的大中型齒輪，若出現(xiàn)一個(gè)或幾個(gè)輪齒損壞或斷裂，可先將壞齒切割掉，然后在原處用機(jī)加工或鉗工方法加工出燕尾槽并鑲配新的輪齒，端面用緊定螺釘或點(diǎn)焊固定，如圖5—8所示。若輪齒損壞較多，尤其是多聯(lián)齒輪齒部損壞或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的齒圈損壞時(shí)，可將損壞的齒圈退火車(chē)去，再配以新齒圈，聯(lián)接可用鍵或過(guò)盈配合。新齒圈可預(yù)先加工也可裝后再加工齒。對(duì)損壞的圓孔、圓錐孔，可采取擴(kuò)孔鑲套的方法，即將損壞的孔鏜大后鑲?cè)胩?，套與孔可采用過(guò)盈配合。所鏜孔的尺寸應(yīng)保證套有足夠的剛度。套內(nèi)徑可預(yù)先按配合要求加工好，也可鑲?cè)肟缀笤偌庸ぶ僚浜暇取?duì)損壞的螺孔，也可采用此法修復(fù),即將損壞的螺孔擴(kuò)大后，鑲?cè)肼萑?，然后在螺塞上加工出螺?螺孔也可