任务一拓展 船机零件的修复工艺

1、船机零件的修复工艺船机零件的修复工艺 一、机械加工修复工艺 1.修理尺寸法 2.恢复尺寸法 3.尺寸选配法 4.局部更换法 5.附加零件法 6.换位加工修理法 7.成套换修法 8.钳工加工修复 船机零件的修复工艺船机零件的修复工艺 1.修理尺寸法 修理尺寸法是将已损坏的、两个相互配合 的零件中，较贵重、较难制造的那个零件 进行机械加工，在保证其强度和刚度的前 提下，消除其工作表面的损伤和几何形状 误差，使其恢复正确的几何形状并获得新 的基本尺寸修理尺寸。 船机零件的修复工艺船机零件的修复工艺 1.修理尺寸法 按“最小加工量”确定“修理尺寸” “最小加工量”是指为了消除表面损伤和几 何形状误差所

2、需从零件上加工掉的最小尺 寸。 修理尺寸被修理零件的实际尺寸（或 ）最小加工量 对于轴类零件：取“” ；对于孔类零件： 取“” 。 船机零件的修复工艺船机零件的修复工艺 1.修理尺寸法 按“分级修理的尺寸级别”确定“修理尺寸” 此种方法是在消除零件表面损伤和几何形状误差 的基础上，将零件按规定的分级修理的尺寸级别 进行加工，从而获得修理尺寸。 例如:按曲轴“分级修理”的规定，每隔0.25mm （直径差）为一个修理尺寸级别，因此在对曲轴 轴颈加工修理后，得到的“修理尺寸”不仅要消 除轴颈的表面损伤和几何形状误差，还要保证： 轴颈直径的“修理尺寸” 轴颈的原公称直 径 0.25mm 的整数倍 曲轴

3、轴颈 活塞和活塞环 应用 船机零件的修复工艺船机零件的修复工艺 2.恢复尺寸法 恢复尺寸法是对已损坏的、两个相互配合的零件 中，较贵重、较难制造的那个零件进行机械加工， 在保证其强度和刚度的前提下，消除其工作表面 的损伤和几何形状误差，然后采用镀铁、镀铬、 电刷镀、堆焊、喷焊等工艺增大零件的尺寸，最 后再进行精加工使其恢复原设计的尺寸和形状。 原有与之相配合的另一个旧零件作报废处理，重 新按照原设计的尺寸和形状去制造或购买一个与 之相配合的新零件，使二者恢复原设计的配合间 隙值。 船机零件的修复工艺船机零件的修复工艺 3.尺寸选配法 尺寸选配法是收集许多套相同规格的、尺寸和形 状超差的轴/孔类

4、配合件，分别进行机械加工，消 除配合表面的损伤和几何形状误差后，再按原设 计要求的配合间隙值重新组合配对，组成若干套 具有不同的基本尺寸，但配合间隙符合原设计要 求的配合件，使零件得以修复。 “尺寸选配法”仅适合于修理那些新件的原始尺 寸差别相对较大、而磨损量和几何形状误差的极 限值以及配合间隙值又极小的精密配合件，例如 柴油机的精密偶件。 喷油器的针阀阀座 喷油泵的柱塞套筒 船机零件的修复工艺船机零件的修复工艺 4.局部更换法 局部更换法是当贵重的、尺寸较大的零件 只是局部损坏时，在保证强度的前提下， 通过机械加工，除去损坏部位的部分材料， 然后制作一个与机械加工部位缺失材料部 分的形状和尺

5、寸完全相同的新部件，并采 用适当的方法将其固定在损坏部位。 船机零件的修复工艺船机零件的修复工艺 5.附加零件法 附加零件法是当零件局部损坏时，如果在 损坏部位额外装配一个零件不会影响零件 的正常工作，则可在损坏处另附加一个零 件，并采用适当的方法将其固定，使零件 在一定时间内基本恢复原有功能的方法。 船机零件的修复工艺船机零件的修复工艺 6.换位加工修理法 换位加工修理法是当零件的连接、配合部位（如 螺栓孔、键槽等部位）因磨损或腐蚀损坏后，将 零件翻转一定角度，即换一个位置，在零件未磨 损或腐蚀的部位重新加工出连接、配合部位，从 而恢复零件正常的连接配合关系和工作能力（传 动、连接、固定等）

6、的修理方法。此法常用来修 理具有磨损的键槽、螺栓孔等配合部位的零件。 船机零件的修复工艺船机零件的修复工艺 7.成套换修法成套换修法 营运中的船舶或在船厂修理时，为了缩短修理时 间，拆下已严重磨损或损伤零件的部件或设备， 迅速换上成套备件继续运转，这种方法称为成套 换修法。而拆换下来的设备或备件经修理后作为 备件使用或供给同类机型的船舶使用。例如，柴 油机运转中高压油泵柱塞与套筒偶件咬死后，可 以立即换上备用油泵，而损坏的油泵经修理后作 为备件留待以后再用。 船机零件的修复工艺船机零件的修复工艺 8.钳工钳工加工修复加工修复 1）铰孔）铰孔 利用铰刀进行精密孔加工和修整性加工的工艺，它能得到

7、很高的尺寸精度和较小的表面粗糙度，主要用来修复各种 配合的孔。 2）珩磨）珩磨 用46根细磨料的砂条组成可涨缩的珩磨头，对被加工的 孔作既旋转又上下沿轴向往复的综合运动，使砂条上的磨 料在孔的表面上形成既交叉而又不重复的网纹轨迹，并磨 去一层薄的金属。由于参加切削的磨料多，且速度低，又 在珩磨过程中施加大量的冷却液，使孔的表面粗糙度变小 ，精度得到很大提高。 船机零件的修复工艺船机零件的修复工艺 8.钳工加工修复钳工加工修复 3）研磨）研磨 通过用铸件制成的，具有良好的嵌砂性能的研具，再加上 由磨料中加入研磨液和混合脂调制成的研磨剂，在工件表 面上进行研磨，磨去一层极薄的金属，获得一定的加工精

8、 度和粗糙度。研磨常用于修复高精度的配合表面。 4）刮削）刮削 刮削是用刮刀从工件表面上刮去一层很薄的金属的手工操 作。刮削生产效率低，劳动强度大，常用磨削等机械加工 方法代替。（缸套） 船机零件的修复工艺船机零件的修复工艺 二、焊接修复工艺 1.1.概述概述 特点 成本低、见效快、设备简单、应用方便， 焊接修复层与零件基体的结合强度高，抗 冲击能力强。但由于焊接时零件温度高， 热应力大，易产生变形和裂纹。 船机零件的修复工艺船机零件的修复工艺 2.焊接修复工艺的分类 根据被焊零件的数目和焊接目的的不同，又可将焊 接工艺分为“连接焊”和“堆焊”两类。 连接焊连接焊是修理时将两个或两个以上的零件

9、或断裂 的部分焊接到一起，其主要目的是连接。 堆焊堆焊（Surfacing）是在一个零件表面，为了增大 尺寸或恢复尺寸，或者是为了使零件获得具有特 殊性能（如耐磨、耐腐蚀、耐高温）的焊层而进 行的焊接。 船机零件的修复工艺船机零件的修复工艺 2.焊接修复工艺的分类 焊接工艺中的两个概念： 熔深：焊接接头截面母材熔化的深度 稀释率：异种金属熔焊或堆焊时，熔敷金属被稀释 后，母材或预先堆焊层金属在熔敷金属中所占的 百分比 连接焊要求熔深大，堆焊要求熔深小 船机零件的修复工艺船机零件的修复工艺 3.焊接修复的基本操作过程 清除待焊部位油污、锈迹，露出金属光泽 根据木材和焊层要求选择合适的焊接方法和焊

10、材 是否预热，确定预热方法和温度 采用合理的焊接顺序进行焊接，减小裂纹和变形 焊后尽可能使焊件焊层缓冷 焊后根据需要进行机加工 船机零件的修复工艺船机零件的修复工艺 三、金属扣合工艺 1.金属扣合工艺的原理 金属扣合工艺（Metalock）是将特殊的连接件（ 如波浪键、加强块或螺栓等）镶嵌或安装到零件 的裂纹处或断裂处，通过连接件与零件基体之间 的相互扣合、卡阻和啮合作用，将有裂纹的或断 裂的零件连接（并密封）起来的一种修复方法。 1.金属扣合工艺的主要特点 一般仅用于壁厚大于8 mm的铸铁件的修 理。 金属扣合工艺在常温下完成修理，零件 不会变形，也不会改变零件本体材料的组 织和性能，修理质

11、量可靠。 能基本恢复零件原有的强度，也可以恢 复零件的密封性。 基本上都是手工加工，不需要复杂的设 备，可以到现场修理。 工艺简单，成本低。 2金属扣合工艺所使用的连接件的材料 金属扣合工艺所使用的连接件有波浪键、 加强块、密封螺栓和圆柱销等。 对制造扣合连接件的材料的基本要求是： 强度高、塑性好、初始硬度不高，形变强 化效果明显；热膨胀系数低于或相近于零 件本体材料。 如果修复高温下工作的铸铁零件，如气缸 盖、气缸套等，扣合连接件的材料最好采 用因瓦（Invar)合金Ni36或Ni42。此类合金 不仅具有塑性好、形变强化效果明显、扣 合强度较高、不生锈等特点，而且其热膨 胀系数明显低于铸铁，

12、被称做低膨胀合金 3波浪键的形状、尺寸与制造方法 波浪键是金属扣合工艺所使用的扣合连接 件中最主要的连接件。波浪键的形状是由 若干个圆柱体形状的“凸圆柱”和长方体 形状的“连桥”相互连接所组成。波浪键 的上底面和下底面是两个相互平行的平面 。波浪键的“凸圆柱”数量必须是奇数， 一般为5，7，9个。 波浪键属于非标准件，市场上买不到，只 能自制。其制造方法有：精密铸造、冷挤 压、电火花线切割。 4金属扣合工艺所使用的工具 金属扣合工艺需要进行钻孔、铲槽、攻丝 、铆击、割断、磨平、探伤、粘接等工作 ，这些工作基本上都是手工操作，需要使 用的工具大部分都是手持机械工具、手持 电动（气动）工具，主要有

13、钻模、手电钻 （或风钻）、（气动）铲凿、攻丝工具、 角磨机、手锤、钢锯、探伤剂、粘接剂等 5金属扣合工艺的应用场合 金属扣合工艺主要用来修复焊接性很差的 铸铁件。在修船实践中，金属扣合工艺曾 成功地修复了许多因裂纹、断裂或破碎而 损坏的船用主、副柴油机的机座、机架、 气缸体、气缸盖、气缸套和各种机械的壳 体，使许多无法进行焊接修复的铸铁件起 死回生。 1.强固扣合法（也称波浪键扣合法） 方法：垂直于裂纹方向加工出波形槽，嵌入形 状相似的波浪键，键与槽间有0.1mm的间隙， 在常温下铆击波浪键，使其产生塑性变形而充 满波形槽腔，利用波浪键与槽的啮合作用使零 件联成一体。 适用范围：一般强度的零件

14、， 壁厚在845mm.。 波浪键和槽的形状和尺寸： (2)强固扣合法的基本工艺过程 表面探伤。采用着色探伤或磁粉探伤， 显示出裂纹长度及裂纹尖端位置。 打止裂孔。在两个裂纹尖端钻止裂孔， 攻丝，拧入涂上粘接剂的螺栓，将露出零 件表面的螺栓割断、磨平，堵塞止裂孔。 加工波形槽。首先要在裂纹上确定波形 槽的数量和位置，确定波形槽的深度。 波形槽的加工方法一般靠人工分两步进行 。第一步是钻孔。第二步是凿通。 嵌入、铆击波浪键。在波形槽中涂上胶 粘剂，将波浪键嵌入波形槽，用手锤和专 用工具铆击波浪键，使波浪键产生塑变充 满槽腔。铆击结束后，最后一层波浪键的 上平面应高于工件的表面0.51 mm，作为

15、最后磨平时的加工余量。 波浪键的固定。在裂纹线上波浪键的旁 边钻螺孔的底孔，要让该底孔切入波浪键 0.51 mm，然后攻丝，拧入涂上胶粘剂的 固定螺丝，然后割断、磨平，靠固定螺丝 的螺纹将波浪键固定。 磨平。最后用角磨机将修理部位打磨平 整、光滑。 (3)强固扣合法的适用场合 强固扣合法适用于壁厚在8 45 mm，不需要密封裂纹， 承受载荷不是特别大的铸铁 件。 2.强密扣合法（或波浪键密封螺钉扣合法） 方法：在波浪键扣合的基础上，再沿裂纹钻孔攻 丝（有一定的重叠），将涂有粘结剂的密封螺钉 旋入。 应用：有强度要求和密封要求的场合。如缸体、 机体裂纹的修理。 采用强密扣合法修理完毕后，检验修理

16、质 量的方法有： 肉眼观察的方法。 采用敲击听响法检验，敲击修理部位， 如发出坚实声音，证明修理质量良好。 有密封性要求的零件应该打水压试验。 强密扣合法同样适用于壁厚在845 mm的 铸铁件，但强密扣合法承受载荷的能力高 于强固扣合法，并且可以满足零件的密封 性要求。常用来修复柴油机的气缸套、气 缸盖等要求密封的、有裂纹的铸铁零件。 3加强扣合法 加强扣合法亦称加强块扣合法，它适用于 承受高载荷，壁厚大于45 mm的铸铁件。 加强扣合法主要采用“加强块”作为扣合 连接件。加强块是较大尺寸的、矩形的、 高强度的合金钢块。加强扣合法的加工方 法是在铸铁件上垂直裂纹的方向加工出与 加强块形状和尺寸

17、相吻合的凹槽，涂上胶 粘剂，将加强块镶嵌到凹槽中，在加强块 与铸铁件的交界线上钻孔，铆入圆柱销（ 圆锥销）或拧人密封螺丝。 4热扣合法 将扣合键加热，嵌入相应形状和尺寸的键 槽，当键冷却收缩后将零件裂纹拉紧而成 一体 四、塑性变形修复工艺 塑性变形修复工艺是在不破坏零件的前提 下，利用金属本身的塑性，通过施加外力 或加热的手段，使已经发生塑性变形而失 效的金属零件再发生反向塑性变形，以恢 复零件原有几何形状的修复方法。 船机零件在长期使用中，由于受到弯曲的 应力作用会产生弯曲塑性变形，例如柴油 机曲轴、连杆的弯曲变形。另外，船机零 件还会因碰撞引起塑性变形，如螺旋桨桨 叶打在礁石上使桨叶弯曲变

18、形。 如果零件产生塑性变形的程度不是很大， 没有产生裂纹，可以采用塑性变形修复法 进行校正，使其形状恢复后可以继续使用 生产中常用的塑性变形修复法有冷校法、 热校法、加热一机械校直法。在塑性变形 修复前，应先对零件已塑变的部位和塑变 程度进行检验，然后根据零件的性能、结 构尺寸和塑变程度决定采用何种修复方法 。塑性变形修复法仅适用于塑性材料，脆 性材料如铸铁不能采用此法。 1.冷校法 冷校法适用于零件材料的塑性较高 、塑变量较小、零件尺寸不是过大 的场合。 冷校法是在常温下，靠敲击或施加 外力来恢复零件原有几何形状的修 复方法。常用的冷校法有敲击法和 机械校直法。 （1）敲击法 敲击法是靠锤子

19、敲击零件使其发生反向塑 性变形，以恢复零件原有几何形状的修复 方法。 采用敲击法校直弯曲零件的一般方法是： 将发生弯曲的零件的凸起部位朝上，放置 在平台上或在零件凸起部位的下方对称的 垫起两点，用锤子砸零件的凸起部位，使 其发生反向塑变，以达到校直的目的。 （2）机械校直法 机械校直法是在专用的液压机上，对发生 塑变的零件的凸起部位施加静压力，使其 产生反向塑性变形来进行校直的方法。例 如小型曲轴，在曲轴两端和弯曲部位附近 的主轴颈处设置v形铁将曲轴支撑起来，曲 轴的凸面朝上，用液压机压头在凸起部位 加压，使之产生反向变形。 注意：在支撑部位和加压部位都要施加铜 、铅软垫片，以免损坏轴颈的工作

20、面。机 械校直法也常用来校正变形不大的螺旋桨 桨叶。 2.热校法 热校法是对发生了塑性变形的金属零件进 行局部快速加热来校正变形零件的方法。 零件发生弯曲塑变后，弯曲部位的凸面尺 寸会变长，热校直时在轴弯曲部位的凸面 采用氧气一乙炔火焰进行局部快速加热， 加热部位受热后要膨胀，但由于加热部位 与周围其他部位的温差很大，加热部位的 膨胀受到周围材料的约束，造成很大的压 应力，因此使加热部位产生了压缩塑变。 当零件冷却下来时，由于凸面的尺寸变短 了，使零件的弯曲方向朝相反的方向变化 ，因此使零件的弯曲变形得到一定的恢复 氧气-乙炔火焰局部快速加热 3.加热一机械校直法 此法为热校法与机械校直法的联

21、合运 用，适用于弯曲变形较大并且尺寸较 大的零件。可先采用机械校直法使零 件恢复一定的变形，再用热校法局部 加热校直。也可先加热后，采用机械 加压进行校直。例如螺旋桨桨叶弯曲 变形较大时，将叶片弯曲变形处加热 后再用千斤顶加压或用螺杆和螺母制 作的上紧夹具加压的方法使桨叶形状 复原。 五、粘接修复技术 定义：利用胶粘剂把相同的或不同的材料连接到磨 损、腐蚀的零件上，或者将断裂的零件牢固地连接 在一起，使损坏的零件恢复使用性能的方法。 特点 可将任何形状、尺寸的材料的构件牢固地连接在一 起。 能部分代替焊接、铆接、键联接与螺纹联接，粘接 结构质量轻、装配简单；应力分布均匀，减轻应力 集中，延长寿

22、命。 粘接不会像焊接那样改变材料的基体组织，不会引 起零件的变形和硬度降低等问题。 五、粘接修复技术 可获得多种特殊性能，如良好的密封、 导电、绝缘以及耐腐蚀性能。 设备、工艺简单，容易操作，成本低， 生产效率高。 粘接的不足之处是：与铆接、螺纹连 接和焊接等工艺方法相比，粘接层的结 合强度较低、抗冲击性能和抗老化性能 较差，粘接接头的耐热性较低。 胶粘剂的分类方法 按化学成分分类： 可分为有机粘接剂和无机粘 接剂两大类。 （3）粘接修复技术的应用 粘接修复技术可于修复因磨损、腐蚀、裂 纹或断裂而损坏的零件，以及加工失误的 零件。 有时用其他工艺均无法修复的零件，用粘 接却得到了良好的修复效果

23、。另外，还可 以利用胶黏剂进行装配工作和对零件的接 触面进行密封，使修船、造船工作中的某 些装配工艺大大简化，劳动强度大大降低 ，生产率显著提高。 2.有机胶粘剂在船机修造工作中的应用 （1）用于修理损坏的船机零件 修理磨损松动的过盈配合件 发电机轴与滚动轴承的配合松动、离心泵轴与叶轮的 松动 修理腐蚀损坏的零件 气缸套、气缸体和各类船舱壁的电化学腐蚀，螺旋桨 桨叶、气缸套外圆表面的穴蚀造成的损坏 修补裂纹零件 气缸盖进气阀阀杆导孔壁裂纹，船舶管系的裂纹、漏 洞，油柜和水柜的裂纹或焊缝开裂 （2）用于船机零部件的装配 用于主、副柴油机机座的安装 使用材料：环氧树脂胶粘剂 用于螺旋桨与尾轴的装配

24、 使用材料：环氧树脂胶粘剂 用作密封垫片 使用材料：高分子液态密封胶 3.无机胶粘剂在船机修造工作中的应用 由液态的无机酸、碱、盐与固态的金属氧化物粉末组 成 优点： 耐热性，最高可承受2700的高温，耐油、抗老化； 毒性小、不燃烧；可在室温固化，基本不收缩；原料 易得，价格低廉，粘接工艺简单，使用方便 缺点： 不耐酸、碱，耐水性较差，脆性较大，不抗冲击等。 因此无机胶粘剂的粘接接头一般都采用套接或槽接， 不适合采用对接接头 常用的无机胶粘剂有磷酸盐类无机胶粘 剂或硅酸盐类无机胶粘剂 应用最多的是磷酸-氧化铜无机胶粘剂 可长时间在500下工作，短时间在 700800工作； 耐油，耐水性较好，因

25、此密封堵漏效果 好 应用于修理气缸体、气缸盖或其它箱体 上的裂纹、气缸体与气缸套配合面上的 铸造缺陷、增压器涡轮端壳体的腐蚀 六、研磨技术 1.概述 研磨加工是在零件和与其相配合的研 磨工具（或者是与其相配合的另一个 零件）之间加入含有磨料颗粒的研磨 剂，使零件与研磨工具（或相配合的 另一个零件）在一定的压力和速度下 作相对运动，磨料颗粒对零件的被加 工表面所进行的精密切削加工。 船舶主、副柴油机的进、排气阀与 阀座偶件以及燃油系统中的三对精 密偶件（柱塞一套筒、针阀一针阀 体、出油阀一出油阀座）在制造或 修理时的最后一道工序都需要进行 研磨。进行研磨的零件材料可以是 各种金属和非金属材料，如经淬火 或未经淬火的碳钢、合金钢或玻璃 等。 2.影响研磨质量的主要因素 (1)零件与研具的相对运动 (2)研磨压力 (3)研磨速度 (4)研磨程序 3.研磨剂 研磨剂是研磨和抛光加工时对零件表面进 行微切削加工的材料。 （1）研磨剂的组成 研