船机零件的修复工艺

船机零件的修复工艺第1页，共41页，2023年，2月20日，星期二第六章船机零件的修复工艺第一节船机零件修复原则一、零件修复的意义与原则意义:l)可以减少机舱备件数量，从而减少闲置资金，有利于生产的发展；

2)减少新零件的购置或制造，不仅大幅度降低修船费用，而且可缩短修船期;3)促进修复工艺的发展和修理技术水平的提高。原则及要求:(1)应使修复费用低于新件制造成本或购买新件的费用;(2)所选用的修复工艺必须能够充分满足零件的修复要求；

(3)零件修复后必须保持其原有技术要求;(4)零件修复后必须保证具有足够的强度和刚度，不影响使用性能和使用寿命。重要零件修前应作必要的强度计算等;(5)零件修后的耐用度至少应能维持一个修理间隔期。例如:中、小修范围的零件，修后应能使用到下一个中、小修期。第2页，共41页，2023年，2月20日，星期二第六章船机零件的修复工艺二、磨损零件的修复原则和磨损极限标准修复原则:改变配合件的原设计配合尺寸，恢复配合件原设计配合间隙值，从而恢复其工作性能。如采用修理尺寸法、尺寸选配法等修复工艺;恢复配合件的原设计配合尺寸，恢复配合件原设计配合间隙值，从而恢复其工作性能，如采用喷焊、电镀等健复工艺。磨损极限标准:由造机厂提供的船用柴抽机或其他船用机器的使用和保养说明书中的规定;1984年中华人民共和国船舶检验局颁布的《海上营运船舶检验规程》；中国船舶工业总公司1992年发布的《中华人民共和国船舶行业标准》---CB中《船用柴油机修理技术标准》、《船舶轴系、螺旋桨和舵系修理技术标准》等;中华人民共和国交通部1993年发布的《中华人民共和国交通行业标准》---JT中《船用柴油机修理技术标准》等。第3页，共41页，2023年，2月20日，星期二第六章船机零件的修复工艺三、修复工艺的选择l．修复工艺的种类2．修复工艺的选择1)修复工艺对零件材料的适用性2)修复工艺应满足要求的修补层厚度3)零件结构、尺寸对修复工艺的限制4)修复工艺应保证零件的修理质量5)修复工艺对零件变形和材料性能的影响第4页，共41页，2023年，2月20日，星期二第六章船机零件的修复工艺第二节机械加工修复常用的方法有:修理尺寸法尺寸选配法附加零件法局部更换法成套更换法第5页，共41页，2023年，2月20日，星期二第六章船机零件的修复工艺(l)修理尺寸法

具有相对运动的配合件磨损后配合间隙增大甚至超过极限间隙值，零件工作性能变坏。修理尺寸法是将配合件中较重要的零件或较难加工的零件进行机械加工，消除其工作表面的损伤和几何形状误差，使之具有正确的几何形状和新的基本尺寸----修理尺寸。依此修理尺寸制造与之配合的另一零件使二者具有原设计配合间隙值。例如，曲轴主轴颈过度磨损后，在保证轴颈强度要求下，光车主轴颈，依光车后的尺寸重新配制主轴瓦使具有原有的轴承间隙。第6页，共41页，2023年，2月20日，星期二第六章船机零件的修复工艺(2)尺寸选配法

集中一小批相同机型的已过度磨损的配合件，分别进行机械加工消除配合表面的缺陷和几何形状误差，再按原配合间隙值重新配合成对。组成一些具有不同基本尺寸但具有相同配合间隙的新的配合件，此种方法称为尺寸选配法。例如柴油机喷油泵和喷油器中的精密偶件就可采用此法修理。

第7页，共41页，2023年，2月20日，星期二第六章船机零件的修复工艺(3)附加零件法

零件过度磨损后，将磨损的工作表面进行机械加工使之具有正确的几何形状，并在其上附加具有工作表面基本尺寸的衬套。例如气缸盖上阀孔的镶套修理活塞环槽镶垫环修复法第8页，共41页，2023年，2月20日，星期二第六章船机零件的修复工艺(4)局部更换法

零件局部损坏或磨损严重时可采用更换零件局部的方法修理。例如活塞顶部烧蚀严重或产生裂纹，可将损坏部分除去，镶上与之完全相同的局部.如铸钢活塞可采用焊接，铸铁活塞采用螺钉连接。第9页，共41页，2023年，2月20日，星期二第六章船机零件的修复工艺(5)成套换修

为了缩短修理时间，拆下有严重磨损或损伤零件的部件或设备，迅速换上备件继续运转。设备或部件经修理后作为备件使用或供同类机型的船舶使用。例如柴油机运转中高压油泵柱塞一套筒偶件咬死，立即换上备用油泵，而损坏的油泵经修理后作为备件使用。第10页，共41页，2023年，2月20日，星期二第六章船机零件的修复工艺第三节电镀工艺

电镀工艺是利用电解原理在金属或非金属零件表面上镀覆一层金属的过程。它是一种修复工艺，也是一种强化工艺。一、电镀l.电镀工艺电镀分为有槽电镀和无槽电镀——电刷镀。有槽电镀是以被镀零件作为阴极，欲镀金属作为阳极，并使阳极的形状符合零件待镀表面的形状。电镀槽一般采用不溶金属或非金属，如铅、铅锑合金、塑料等。电解液是所镀金属离子的盐溶液。电镀使用直流电源。电镀时，阳极金属失去电子变为离子溶于电解液中，即发生氧化反应；阴极附近的离子获得电子而沉积于零件表面，即发生还原反应。根据电镀质量、镀层厚度等的不同，电镀时所选用的电流密度、电解液的温度、电镀时间等工艺参数不同。第11页，共41页，2023年，2月20日，星期二第六章船机零件的修复工艺2.镀铬镀铬时,零件作为阴极，采用铅锑合金作阳极，用铬酐(CrO3)和硫酸(H2SO4)制成电解液盛于电镀槽中进行电镀。1)镀铬工艺镀前准备工作:首先机械加工零件被镀工作表面，使其具有正确的几何形状和一定的尺寸;清洁被镀表面；将不镀表面包扎上绝缘材料。配制电解液:工作温度保持在55-65℃之间。镀铬:根据要求的铬层性质和厚度选用电镀工艺参数进行电镀。镀后的热处理:对于较重要的零件,当镀铬层厚度超过0.1mm时应进行驱氢热处理,清除内应力,以提高镀铬层的韧性和与零件表面的结合强度。镀铬表面的机械加工:一般采用磨削加工来达到要求的尺寸和几何形状精度。第12页，共41页，2023年，2月20日，星期二第六章船机零件的修复工艺2)镀铬工艺的特点(1)镀铬是在低温55-65℃范围内进行的，对零件材料的组织和性能(包括热处理状态)无任何影响，不会产生变形、开裂等缺陷。(2)镀铬层与零件基体金属的结合强度高，甚至超过本身晶间结合强度。(3)镀铬层的硬度和强度高。(4)镀铬层具有很高的化学稳定性，在大气中能够长时间保持光泽。(5)铬层的硬度高，摩擦系数小，具有较高的耐磨性。(6)铬层的允许厚度一般为0.1-0.25mm,一般控制在0.5mm以内。(7)铬的沉积速度较低，生产率低而成本高。镀铬过程中有大量气体逸出，带出铬酸，危害人体皮肤、眼睛和呼吸道，所以镀铬车间必须通风良好。第13页，共41页，2023年，2月20日，星期二第六章船机零件的修复工艺3)耐磨镀铬层的种类硬质镀铬层改变电镀工艺参数可获得三种不同镀铬层，灰色(无光泽)镀铬层、光泽镀铬层和乳白色镀铬层。硬质镀铬层适用于润滑条件较好，承受负荷不大的零件表面。新造零件镀层厚度一般在0.15-0.25mm之间，修复零件镀层厚度一般不超过0.5mm。修复柴油机、压缩机的曲轴和高压油泵柱塞等。松孔镀铬层网纹的形成方法有:机械松孔法:在被镀表面上用机械方法形成小孔或凹坑，然后再镀铬;周期换向松孔法:是镀铬过程中每镀15min后将阴、阳极进行短时间交换，实施阴极处理后再继续镀铬。松孔镀铬层适用于润滑不良、承受较大负荷的零件。一般用来提高这种工作条件下零件的耐磨性。柴油机气缸套松孔镀铬层厚度一般为0.15-0.25mm，活塞环为0.10--0.15mm。第14页，共41页，2023年，2月20日，星期二第六章船机零件的修复工艺3.镀铁不对称交直流低温镀铁工艺它是在常温的氯化亚铁水溶液中，以工业纯铁或低碳钢板作阳极，零件为阴极，依次通过不对称交流电起镀、不对称交流电过渡镀和直流电镀，使零件表面上牢固地沉积一层高硬度镀铁层的工艺。一般工业用交流电为正弦波交流电，是由两个相等相反的半波组成。电镀时采用此种交流电，一个半波便零件呈阴极极性沉积镀层，另一半波则使零件呈阴极极性把镀层(甚至基体)电解除掉。因此对称交流电不能进行电镀。不对称交流电是使两个半波不等，较大半波进行电镀获得镀层，较小半波电解镀层，沉积的镀层总比电解掉的多。在开始镀前l0--2Omin内，采用不对称交流电起镀，可以使镀层晶粒细小均匀，表面较平滑，内应力较相同电流密度下的直流电镀层小，结合强度也较直流电镀层高得多。结合强度可达45OMPa，镀层不易脱落。过渡镀后，在不断电的情况下把交流电转为直流电进行电镀。最后进行热处理和机械加工等镀后处理。第15页，共41页，2023年，2月20日，星期二第六章船机零件的修复工艺1)镀铁的工艺特点电解液温度低。铁镀层与基体的结合强度高铁镀层的硬度高，耐磨性好沉积速度快，生产率高，镀铁的镀厚能力强，镀层厚度可达2mm以上电流效率高电解液容易配制，成本低，有害气体少，对环境污染小第16页，共41页，2023年，2月20日，星期二第六章船机零件的修复工艺在低温镀铁工艺中需要进行阳极刻蚀处理，即零件镀铁前，以铅板作阴极、零件作阳极，在30%的工业硫酸电解液中通以直流电，电解处理零件被镀表面。目的是采用电解方法除去零件表面的氧化膜并生成钝化膜，保护纯净的零件表面在空气中不被氧化。刻蚀处理后立即冲洗零件表面残酸，但这不仅污染环境，若残酸带入电镀液中还会降低镀铁质量。第17页，共41页，2023年，2月20日，星期二第六章船机零件的修复工艺2)无刻蚀低温镀铁

无刻蚀镀铁工艺是以Fe++为主，在经过电化学活化处理呈现微融活化态的钢铁零件表面上沉积，形成金属键结合与微晶结构的高强度的镀铁层。无刻蚀镀铁工艺过程是:零件在镀前的表面活化处理是采用盐酸水浸洗的方法，腐蚀除去零件待镀表面的氧化膜，中和去除碱性水膜，形成酸性水膜。然后将零件放入电镀糟中，先进行对称交流电活化处理，再进行不对称交流电起镀和过渡镀等。第18页，共41页，2023年，2月20日，星期二第六章船机零件的修复工艺二、电刷镀

l.电刷镀原理电刷镀是基于电解原理在零件工作表面上快速沉积金属形成镀层的工艺。刷镀不需电镀槽，只需将零件与直流电源的负极相接，镀笔与正极相接。刷镀时，将蘸满电镀液的镀笔在零件表面上移动，即用镀笔涂刷零件工作表面。在电场作用下，电镀液中的金属离子向零件表面迁移，并从表面获得电子后沉积其上形成镀层。第19页，共41页，2023年，2月20日，星期二第六章船机零件的修复工艺2.电刷键工艺1)设备与电镀溶液

(1)表面预处理溶液电净液活化液

(2)电刷镀溶液2)电刷镀工艺

零件表面的准备打底层(过渡层)镀工作镀层第20页，共41页，2023年，2月20日，星期二第六章船机零件的修复工艺3.电刷镀工艺特点设备简单,不需镀槽。难拆卸和难运输的大型零件可原地刷镀修复。简化了电镀工艺。零件上不需镀的部位不需包扎绝缘，节省材料和辅助工时。镀层与零件表面结合强度高。镀层厚度可以精确控制，并可实施均匀或不均匀镀层的电镀，即在同一零件上刷镀不同厚度的镀层。镀后一般不需加工，可直接使用。镀层沉积速度快,生产率高。电镀液温度低，对零件无影响，不会产生变形和裂纹等。一般电镀液温度约50℃。污染小,操作方便，工艺灵活，适用材料广泛。常用的金属材料均可采用此项技术。第21页，共41页，2023年，2月20日，星期二第六章船机零件的修复工艺第四节热喷涂工艺热喷涂是近代各种喷涂、喷熔(或称喷焊)工艺的总称。热喷涂工艺是把丝状或粉末状材料加热到近熔化或熔化状态,进而使之雾化、加速，最后喷至零件表面上形成覆盖层的工艺。热喷涂工艺既是一种表面强化工艺，也是一种修复工艺。一、热喷涂工艺的种类和特点1.热喷涂工艺的种类通常按照熔化热喷涂材料所用的热源划分。喷涂:有电弧喷涂、等离子喷涂、火焰喷涂(包括爆炸喷涂、超音速喷涂)等。喷涂材料为丝状或粉末状。喷熔:有火焰粉末喷熔、等离子粉末喷熔等。第22页，共41页，2023年，2月20日，星期二第六章船机零件的修复工艺2.热喷涂工艺的特点适用的材料范围广。热喷涂材料广。工艺简单，操作容易，涂层形成速度快，加工时间短，生产率高。喷涂零件受热温度低，热应力小，变形非常小。喷涂层与零件表面为机械结合,结合强度低，约为5-5OMPa,抗冲击性能差。喷涂层是由金属颗粒堆积而成的，内部多孔，可存油，有利于润滑。喷熔层则是连续致密的金属。喷涂层厚度可从0.O5mm至几毫米。喷熔层的最小厚度为0.8mm,一步法喷熔层厚度一般不大于2mm；二步法每次喷熔层厚度为0.2-0.3mm,可多次实施获得较大厚度的喷熔层。第23页，共41页，2023年，2月20日，星期二第六章船机零件的修复工艺二、粉末火焰喷涂l.喷涂原理火焰喷涂是利用氧一乙炔火焰作热源，用专用喷枪把加热到熔化或近熔化状态的合金粉末喷到经过预先处理的零件表面上形成要求涂层。喷涂时热源是氧和乙炔为1:1的中性焰，温度可达3100℃，压缩空气的压力为0.45MPa。火焰粉末喷涂的设备主要有气源、喷枪和辅助设备等。喷涂所用合金粉末有两种:(1)提高结合强度的打底粉(2)根据零件使用要求、喷涂的工作粉第24页，共41页，2023年，2月20日，星期二第六章船机零件的修复工艺2.喷涂工艺过程零件表面的预处理:为增强涂层与零件表面的结合强度，预先对零件表面进行凹切---车削或磨削表面，为容纳涂层提供一定厚度尺寸；清洁---除去表面油污,锈蚀、漆皮等；粗化---采用喷砂、拉毛、开槽、车细螺纹或滚花等方法使零件表面变粗糙。预热:预热温度为70-150℃，目的是除去零件表面的潮气,降低涂层的收缩应力，防止涂层产生裂纹。喷打底粉:又称过渡层，用以增加结合强度，最佳厚度为0.1-0.2mm。喷工作粉:要求薄涂层的零件只喷过渡层；要求厚涂层零件则应按要求选用工作层的合金粉。小零件或喷厚涂层的零件应采用间歇喷涂，以防零件温度过高。喷涂层的机械加工

第25页，共41页，2023年，2月20日，星期二第六章船机零件的修复工艺三、粉末火焰喷熔l.喷熔原理喷熔(或喷焊)也是利用氧-乙炔焰作热源，用专用喷枪把合金粉末加热到熔化状态后喷到经预处理的零件表面上，再用火焰使涂层重新熔化后熔焊在零件表面上的工艺。2.喷熔工艺过程零件喷熔前的预处理只需将零件表面清洁和进行预热,预热温度为200-250℃。一步法喷熔两步法喷熔第26页，共41页，2023年，2月20日，星期二第六章船机零件的修复工艺第五节金属扣合工艺金属扣合工艺是利用高强度合金材料制成连接件，通过连接件材料的塑性变形把零件上的裂纹或断裂处连接起来，使其恢复使用功能的一种修理方法。一般扣合键材料多选用镍铬不锈钢1Crl8Ni9、1Crl8Ni9Ti等，冷变形后其强度可提高50%；也可选用普通低碳钢10、15、20钢等，冷变形后强度可提高10%-20%；高温零件可选用含镍量高并与零件材料膨胀系数相近的高温镍基合金:Ni36、Ni42等(其膨胀系数与铸铁相近)或选用10、15、20钢。第27页，共41页，2023年，2月20日，星期二第六章船机零件的修复工艺一、金属扣合工艺的种类强固扣合法强密扣合法加强扣合法热扣合法第28页，共41页，2023年，2月20日，星期二第六章船机零件的修复工艺1.强固扣合法强固扣合法或称波浪键扣合法。它是在零件上垂直裂纹方向加工出一定形状和尺寸的波形槽，将与波形槽相吻合的扣合键-波浪键镶嵌其内，使键与槽之间有0.lmm的间隙。常温下铆击波浪键，使之产生塑性变形而充满槽腔。由于波浪键与波形槽的相互啮合将零件裂纹拉紧而成牢固的一体。此法适用于修理裂纹处壁厚在8-45mm，有一般强度要求的零件。强固扣合工艺:在零件上裂纹两端钻止裂孔，防止裂纹扩展；设计并确定在零件裂纹处的波形槽位置；利用专用钻模板和手电钻加工出波形槽；将波浪键镶嵌入波形槽中(可预先在槽中涂抹胶粘剂），用手锤敲击波浪键使之充满槽腔，将裂纹拉紧。第29页，共41页，2023年，2月20日，星期二第六章船机零件的修复工艺2.强密扣合法强密扣合法或称波浪键---密封螺丝法。是在上述强固扣合法的基础上，再沿裂纹钻孔、攻丝和旋入涂有胶粘剂的密封螺钉。所有密封螺钉彼此重叠，即当第一个密封螺钉装入后,钻削第二个螺钉孔时,使其切入第一个螺钉。沿裂纹长度装满密封螺钉后用砂轮打磨平整。强密扣合法不仅满足零件的强度要求，而且满足零件的密封性要求，所以可用来修理有密封要求的裂纹零件，例如承受高压的柴油机气缸套和气缸盖、压力容器等。第30页，共41页，2023年，2月20日，星期二第六章船机零件的修复工艺3.加强扣合法采用一定形状、大尺寸的高强度合金钢块做扣合键，镶嵌入机件上垂直裂纹方向加工出与扣合键相吻合的键槽内，铆击扣合键使之充满槽腔，拉紧裂纹。再于加强钢块与机件交界处，镶嵌圆柱销，要求圆柱销分布在钢块和机件上各半。加强扣合法主要用于承受高载荷的厚壁机件，通常壁厚超过45mm。加强块的形状各异，有矩形、十字形和X形等，依机件和裂纹的情况选用。第31页，共41页，2023年，2月20日，星期二第六章船机零件的修复工艺4.热扣合法热扣合法是利用金属材料热胀冷缩的特性修复零件裂纹的方法。将一定形状和尺寸的扣合键加热至一定温度后，放入零件裂纹处已加工好相应形状、尺寸的键槽内，当扣合键冷却产生收缩时，将零件上裂纹拉紧形成一体，使零件恢复使用功能。热扣合法应用于修复大型、重型设备，如大型飞轮、齿轮和重型设备的机体等。第32页，共41页，2023年，2月20日，星期二第六章船机零件的修复工艺

二、塑性变形修复法塑性变形修复法是利用金属或合金的塑性变形的性能，使零件在一定外力作用下改变或恢复零件的原有几何形状和尺寸而不被破坏的修复方法。冷校法热校法加热一机械校直法

第33页，共41页，2023年，2月20日，星期二第六章船机零件的修复工艺第六节粘接修复技术利用胶粘剂把相同或不同的材料或损坏的零件连接成一个牢固的整体，使损坏的零件恢复使用期性能的方法称粘接修复技术。利用胶粘剂还可以进行装配工作和使相互接触的零件具有密封性能，使修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。第34页，共41页，2023年，2月20日，星期二第六章船机零件的修复工艺一、有机粘接修复技术l.有机粘接修复技术的特点粘接力强、粘接强度较高，但不如焊接和铆接；粘接时温度低，固化时收缩小，所以粘接后零件不会产生变形和裂纹，也不破坏零件材料的性能；粘接后胶缝耐腐蚀，耐磨和具有密封性，有的胶缝还具有隔热、防潮和防震的性能；粘接技术不受零件材料的限制,相同或不同的金属或非金属材料均可粘接，同时不会增加零件重量；工艺简单，操作方便、灵活，成本低，生产率高；胶粘剂不耐热，一般在5O℃以下使用，有的也可在150℃以下长期使用，某些耐高温的胶粘剂也只能达到300℃左右。抗冲击性能和抗老化性能差。第35页，共41页，2023年，2月20日，星期二第六章船机零件的修复工艺二、有机胶粘剂在船机上的应用l.用于修理损坏的船机零件修理松动的过盈配合件修理腐蚀损坏的零件修补裂纹零件2.用于船机装配工作主柴油机机座的安装螺旋桨与尾轴的装配

用作密封垫片第36页，共41页，2023年，2月20日，星期二第六章船机零件的修复工艺三、无机粘接修复技术无机胶粘剂是由无机的酸、碱、盐和金属氧化物、氢氧化物等构成的具有粘接性能、应用广泛的胶粘剂，分为磷酸盐类和硅酸盐类胶粘剂。无机胶粘剂广泛用于船机修理工作中如修理断轴、气缸体和箱盖的裂纹，增压器涡轮端壳体腐蚀等。l.无机粘接修复技术的特点无机胶粘剂大多由固、液两相物质混合而成的一种粘性糊状物，且通常是水溶性的物质，毒性小，无公害，不燃烧；适用温度范围广，可在-183—3000ºC范围内工作，耐热性能好；耐油、耐辐射，不老化，但不耐酸、碱，耐水性差；可在室温下固化，基本不收缩，稍有膨胀；采用无机胶粘剂进行套接、槽接粘接时粘接强度高，但不适宜平接粘接；无机胶粘剂脆性大，不抗冲击，粘接后的零件拆卸困难；无机胶粘剂的原料易得，粘接工艺简单，使用方便、灵活。第37页，共41页，2023年，2月20日，星期二第六章船机零件的修复工艺2.氧化铜无机胶粘剂氧化铜无机胶粘剂是磷酸盐类胶粘剂的一种，是由正磷酸、氧化铜粉和氢氧化铝按一定的比例和一定方法调制而成的，现用现配。氧化铜无机胶粘剂的熔点为950ºC，耐低温可达-183ºC，可长时间在50OºC下工作，短时间在700-800ºC工作，具有较宽的温度范围，是有机胶粘剂无法相比的，并且具有较高的热稳定性、高绝缘性，耐油，但不耐酸、碱，粘接强度较低，脆性较大。氧化铜无机胶粘剂适用于受力不大，不需拆卸的紧固连接，用于修补高温下工作的零件，可代替焊接、铆接及过盈配合等连接方法。如用于气缸体与气缸套配合面上大面积铸造缺陷的修补，修理船舶管系腐蚀漏洞、增压器涡轮端壳体腐蚀等。第38页，共41页，2023年，2月20日，星期二第六章船机零件的修复工艺第七节研磨技术一、概述1.研磨原理:研磨是使