第七章第三节船机零件的修复工艺-概论

第三节

船机零件的修复工艺主讲杨界2/3/20231武汉海事学校杨界一、概论

(一)船机零件修复的意义和前提条件

对损坏的船机零件进行修复，不仅可恢复零件的使用功能、延长使用寿命，而且可节约修船经费，提高经济效益。

尤其是在没有备件或条件不允许更换备件的情况下，修复零件或现场修复零件，提高船机设备的可靠性，保证航行安全和提高船舶的营运效益。2/3/20232武汉海事学校杨界船机零件修复的前提条件：

①合适的修复工艺，规定时间内修复损坏的零件。

②零件修复后能够保证足够的强度、刚度和使用安全，基本恢复原有的技术性能。

③零件修复后一般要能使用一个修理间隔期。

船机零件的保修期：运动件3个月，固定件6个月。

④零件修复的经济性，零件的修复费用<2／3新零件的制造或购买费用，就认为对损坏零件进行修复是值得的。2/3/20233武汉海事学校杨界实践中，购买、制造新零件的时间过长，或无法拆卸旧零件的情况，为了保证船舶的营运效益，一般不计较“零件的修复费用”，也不是非要追求使用一个修理间隔期。2/3/20234武汉海事学校杨界经过长期使用后，两个相互配合的零件由于磨损，其尺寸、形状和配合间隙都发生了变化.这些零件被修复后并不一定要求其尺寸、形状和配合间隙都恢复原样。一般要求修复后配合件的形状和配合间隙要恢复到原设计的要求，但尺寸不一定非要恢复到原设计尺寸。2/3/20235武汉海事学校杨界(二)相互配合零件磨损后的修复原则

①改变配合件的原设计尺寸，恢复配合件的形状和原设计的配合间隙值，从而恢复其工作性能。修理方法有修理尺寸法、尺寸选配法等。

②恢复配合件的原设计尺寸、形状和配合间隙值，从而恢复其工作性能。

修理方法：恢复尺寸法等。2/3/20236武汉海事学校杨界(三)船机零件修复工艺的选择

1.修复工艺的种类

除了金属扣合工艺、机械加工修复工艺中的修理尺寸法、恢复尺寸法、附加零件法、换位加工修理法等一般仅用于修复零件外，其他多数修复工艺同时也是制造工艺。2/3/20237武汉海事学校杨界序号修复工艺具体方法零件的失效形式1机械加工

修理尺寸法、恢复尺寸法、尺寸选配法、局部更换法、附加零件法、换位加工修理法

磨损、腐蚀、裂纹、加工失误2金属扣合强固扣合法、强密扣合法、加强扣合法裂纹、断裂、腐蚀3塑性变形冷校法、热校法、加热一机械校直法塑性变形4粘接有机粘接剂、无机粘接剂磨损、腐蚀、裂纹5电镀有槽电镀(镀铬、镀铁)、电刷镀磨损、腐蚀6热喷涂喷涂、喷焊(氧炔焰、等离子)磨损、腐蚀7焊接手工电弧焊、气焊、氩弧焊、埋弧焊、钎焊磨损、腐蚀、裂纹、断裂8研磨粗研、半精研、精研磨损、腐蚀9手工加工锉、铲、刮拂、打磨、抛光磨损、腐蚀10成套换修法成套换修法磨损、腐蚀、疲劳表7-5常用的修复工艺2/3/20238武汉海事学校杨界手工加工修复

锉削、锯削、錾削、刮削、打磨、抛光、钻孔、锪孔、铰孔、攻螺纹、套螺纹、铆接等。

成套换修法

将有损坏零件的总成或设备整体拆下，迅速换上备用的总成或设备继续运转，拆下的有损坏零件的总成或设备经修理后作为备件备用。2/3/20239武汉海事学校杨界2.修复工艺的选择

合理选择修复工艺是成功修复零件、提高修复质量、降低修船费用和缩短修船时间的关键环节。①修复工艺是否适合零件的材料

首先应搞清楚待修零件的材料，

然后根据零件的材料选用合适的修复工艺。2/3/202310武汉海事学校杨界气缸盖、气缸套、增压器壳体、柴油机机体等零部件一般都是铸铁材料，如果出现裂纹，应优先考虑采用金属扣合工艺修复，不可轻率地采用手工电弧焊修复。

因为铸铁材料的焊接性很差，容易产生白口组织和裂纹。2/3/202311武汉海事学校杨界序号修复工艺低碳钢中碳钢高碳钢结构合金钢灰铸铁不锈钢铜合金铝合金1镀铬+++++-+×2镀铁+++++-××3气焊++-+-×+-4手工电弧焊++-+-+××5钨极氩弧焊++-+×+++6埋弧焊++×+×+××7C02气体保护焊++×+××××8氧气一乙炔钎焊

+++++++-9热喷涂++-+++++10粘接++++++++11金属扣合×××××××12塑性变形++×+×+++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武汉海事学校杨界②修复工艺是否能达到待修零件所需要的修补层厚度

每种修复工艺的单层修补层厚度都有一个合理的范围，过薄或过厚都会出问题。2/3/202313武汉海事学校杨界修复工艺镀铬镀铁气焊手工电弧堆焊埋弧焊钎焊热喷涂镶套单层修补层厚度(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几种常用修复工艺的单层修补层厚度2/3/202314武汉海事学校杨界镀铬不能厚，镶套不能薄；

镀铬工艺和热喷涂工艺的修补层只允许制作一层，

镀铁或其他几种焊接工艺，在制作了一层或几层修补层后，如果厚度不够，可以对已有修补层经过磨削后，再施加一层修补层，直至达到所需要的修补层厚度为止。2/3/202315武汉海事学校杨界③零件的结构和尺寸是否限制修复工艺的实施

孔径太小的零件无法进行喷涂，太薄的铸铁零件不能采用金属扣合工艺等。

④修复工艺是否引起零件变形和改变零件材料的组织与性能

一般不允许变形的零件不能采用气焊、手工电弧焊、喷焊等普通的焊接工艺。2/3/202316武汉海事学校杨界⑤修复工艺是否能保证零件的强度和刚度

选用能获得较高的零件强度、修补层强度、修补层与零件的结合强度的修复工艺。

例如，曲轴的主轴颈磨损失效但自身强度尚足够的情况下，可采用电弧喷涂或低温镀铁工艺，从修补层与零件的结合强度和修补层的自身强度来说，低温镀铁远高于电弧喷涂，应优先选用低温镀铁工艺进行修复。2/3/202317武汉海事学校杨界二、机械加工修复工艺

主要通过机械加工，有时需要辅助采用焊接、电镀、镶套等方法，对损坏的船机零件进行修复的工艺。

常用的机械加工修复工艺：

修理尺寸法、恢复尺寸法、尺寸选配法、局部更换法、附加零件法和换位加工修理法。2/3/202318武汉海事学校杨界(一)修理尺寸法

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。

按照该修理尺寸去制造或购买与之相配合的另一个零件(原有的旧零件报废掉)，使二者恢复原设计的配合间隙值。2/3/202319武汉海事学校杨界曲轴的主轴颈和与之相配合的主轴瓦都磨损损坏，在修理时，是对较贵重、较难制造的曲轴采用修理尺寸法进行修理，然后按照该修理尺寸去制造或购买适当加厚的主轴瓦，使二者恢复原设计的轴承间隙。

主轴瓦的加厚应该是减小轴瓦内孔的直径，而轴瓦的外圆直径不得改变。2/3/202320武汉海事学校杨界修理尺寸法符合“相互配合零件磨损后的两项修复原则”中的第一项原则，即“改变尺寸，恢复形状和恢复间隙”的原则。

此法广泛应用于：曲轴轴颈与轴瓦，缸套与活塞。2/3/202321武汉海事学校杨界“修理尺寸”的确定有两种方法。

1.按“最小加工量”确定“修理尺寸”

“最小加工量”

为了消除表面损伤和几何形状误差所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“+”。2/3/202322武汉海事学校杨界修理尺寸法的特点：

被修理零件无“过量加工损耗”，因此零件保留下来的强度和刚度较大。

缺点是经修理后的零件尺寸很凌乱，失去了互换性，订购、制造与之相配合的零件很困难，只适用于单件修理，此法在实际工作中应用较少。2/3/202323武汉海事学校杨界2.按“分级修理的尺寸级别”确定“修理尺寸”

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。

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，

“修理尺寸”=轴颈的原公称直径-0.25mm的整数倍。

轴颈的原设计的公称直径为φ100mm，对应的修理尺寸为99.75mm、99.50mm、99.25mm等。2/3/202324武汉海事学校杨界曲轴轴瓦按分级修理的规定制作“加厚瓦”，

每隔0.25mm(直径差)为一个加厚级别。

特点：

容易订购与之相配合的零件，

既适合于单件修理，也适合于批量修理，

修理所需的时间较短，在实际工作中应用较多。

缺点：

被修理零件有过量加工损耗，零件的强度和刚度有一定损失。2/3/202325武汉海事学校杨界(二)恢复尺寸法

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，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。

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。2/3/202326武汉海事学校杨界曲轴主轴颈和主轴瓦，在采用恢复尺寸法修理时，是对较贵重、较难制造的曲轴进行修理，而将磨损超差的主轴瓦作报废处理。

具体方法：

采用曲轴磨床磨削主轴颈，然后采用镀铁工艺增大主轴颈的尺寸，最后再精加工磨削主轴颈，使其恢复原设计的尺寸和形状。重新制造或购买符合原设计尺寸的主轴瓦与修复后的主轴颈相配合，使二者恢复原设计的配合间隙值。2/3/202327武汉海事学校杨界恢复尺寸法符合“相互配合零件磨损后的两项修复原则”中的第二项修复原则，即“恢复尺寸，恢复形状和恢复间隙”的原则。

既适合于单件修理，也适合于批量修理，

广泛应用于曲轴轴颈的修理。2/3/202328武汉海事学校杨界(三)尺寸选配法

收集许多套相同规格的、尺寸和形状超差的轴／孔类配合件，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。2/3/202329武汉海事学校杨界“尺寸选配法”仅适合于修理新件的原始尺寸差别相对较大、而磨损量的极限值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，相同规格的柴油机精密偶件新件的原始尺寸相差0.0l～0.03mm，而磨损量的极限值和几何形状误差的极限值以及配合间隙值都仅为0.001～0.003mm，

被修精密偶件的尺寸变化量仍然小于新件的原始尺寸差(0.01～0.03mm)，此时可以用原来直径较大的轴件(机械加工后稍微变细)去配原来直径较小的孔件(机械加工后稍微变粗)，2/3/202330武汉海事学校杨界尺寸选配法是不适用一般普通的配合件。

缸套与活塞环、曲轴轴颈与轴瓦就无法应用尺寸选配法。

尺寸选配法也是符合前面所述“相互配合零件磨损后的两项修复原则”中的第一项修复原则，即改变尺寸，恢复形状和恢复间隙的原则。2/3/202331武汉海事学校杨界特点：

简单、方便、经济、快捷；

收集的被修理件越多，越容易配合成对；

但只能使一部分被修理件重新投入使用；

修理后，各对配合件具有不同的基本尺寸，不可互换。2/3/202332武汉海事学校杨界(四)局部更换法

贵重的、尺寸较大的零件局部损坏时，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。2/3/202333武汉海事学校杨界气缸盖上的气阀阀杆的导孔磨损严重或有穿透性裂纹时，如果没有气缸盖备件，可以通过镗削加工将导孔扩大，制作一个铸铁衬套，其外径与扩大了的导孔相吻合，其内孔与阀杆直径相吻合，在底面加一个紫铜垫片，圆周面涂上粘接剂，将衬套过盈镶嵌进去。这样衬套的外圆柱面可密封住裂纹，衬套内孔能与气阀阀杆形成良好的配合，气缸盖可恢复使用性能。2/3/202334武汉海事学校杨界图7-7气缸盖上阀杆导孔裂纹的修理1-气缸盖；2-衬套；3-紫铜垫片；4-裂纹2/3/202335武汉海事学校杨界镶套时应注意：

①镶入衬套的壁厚要合适。

衬套的壁厚不能过薄，以保证不够，无法装夹和加工。

衬套的壁厚也不能过厚，因为如果衬套的壁厚过厚，零件本体需要加工掉的材料就过多，有效承载截面就过小，所以承载能力就不足。

必要时应该对被修零件进行强度校核。2/3/202336武汉海事学校杨界②衬套的材料应与零件的材料具有相同或相近的热膨胀系数，以免在工作中由于温度的变化产生热胀冷缩使衬套脱落。

衬套的镶装方法：

砸入法、油压机压入法、热装法、冷装法等。2/3/202337武汉海事学校杨界活塞顶部烧损或裂纹严重，可将活塞顶损坏的部分加工除掉，然后制作出新活塞顶。

铸钢活塞采用焊接的方法将新活塞顶与活塞连接，见图7-8(a)。图7-8活塞顶的局部更换1—焊缝；2—新活塞顶；3—新的局部活塞顶；4—去掉螺钉头的螺钉2/3/202338武汉海事学校杨界铸铁活塞更换新的“局部活塞顶”，

新的“局部活塞顶”与活塞本体的连接不能采用焊接工艺，应采用机械连接的方法。

方法：将新的“局部活塞顶”加工成一个大螺塞，并在原活塞顶上加工出一个相应的大螺孔，然后将大螺塞涂上粘接剂，旋到大螺孔内。为了防止大螺塞转动，可在二者结合的圆周线上加工出1～2个M6～M12的螺孔，拧入1～2个螺钉，最后将螺钉头割掉、磨平，见图7-8(b)。2/3/202339武汉海事学校杨界(五)附加零件法

零件局部损坏时，在损坏部位额外装配一个零件，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。

例如增