《机电设备故障诊断与维修》（王仲）527-2 教案 第9课 认识其它常见修复技术

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课题认识其它常见修复技术课时2课时（90min）教学目标知识技能目标：（1）掌握胶黏修复技术、热喷涂修复技术和表面强化技术等常见修复技术的工艺和实施方法（2）能够用热喷涂修复技术修复严重磨损零件素质目标：感受其它常见修复技术的实用性，培养学生善于发现总结的能力，培养创新精神，培养精益求精的工匠精神教学重难点教学重点：胶黏修复技术、热喷涂修复技术和表面强化技术的工艺特点及其应用场合教学难点：胶黏修复技术、热喷涂修复技术和表面强化技术的工艺过程教学方法案例分析法、问答法、讨论法、讲授法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学设计第1节课：→→→传授新知（35min）第2节课：→任务实施（20min）→实操练习（15min）→课堂小结（3min）→作业布置（2min）教学过程主要教学内容及步骤设计意图第一节课课前任务【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，让其提醒同学通过文旌课堂APP或其他学习软件，完成课前任务请大家了解胶黏修复技术、热喷涂修复技术和表面强化技术等常见修复技术。【学生】完成课前任务通过课前任务，使学生了解本次课的主要内容，增加学生的学习兴趣考勤

（2min）【教师】使用文旌课堂APP进行签到【学生】班干部报请假人员及原因培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况问题导入

（8min）【教师】介绍胶黏修复技术、热喷涂修复技术和表面强化技术，并提出相关问题除了前面几个任务所讲的常见修复技术外，胶黏修复技术、热喷涂修复技术和表面强化技术也常被应用在机械零件的修复中。这些技术不但能方便快捷地补偿零件尺寸、恢复配合关系，有的甚至还能赋予零件表面更好的性能。你知道上述这些修复技术都应用在哪些场合吗？它们各有什么特点？【学生】聆听、思考、回答通过问题导入的方法，引导学生主动思考，激发学生的学习兴趣传授新知

（35min）【教师】讲解胶黏修复技术、热喷涂修复技术和表面强化技术的相关内容一、胶黏修复技术胶黏修复技术是指采用胶黏剂进行连接达到修复目的的技术。胶黏修复技术可以将各种金属和非金属零件牢固地粘接在一起，可以部分代替焊接、铆接、过盈连接和螺栓连接。✈【教师】提出问题思考胶黏修复技术有哪些优缺点？✈【学生】聆听、思考、回答✈【教师】总结学生的回答胶黏修复技术操作简单，成本低廉，粘接处的密封防腐性能好、耐疲劳强度高，故应用十分广泛。但是，由于胶黏剂存在耐老化性、耐冲击性、抗剥离性差等缺点，因此限制了胶黏修复技术在某些高温、高强场合的应用。1．胶黏剂✈【多媒体】PPT图片展示胶粘剂，详情见教材【教师】图文讲解胶粘剂的特点及其用途【学生】观看、聆听、思考、记录胶黏剂是可将同种、两种或两种以上同质或异质的零件连接在一起，固化后具有足够强度的一类物质。胶黏剂可以是有机或无机的、天然或合成的。天然胶黏剂的组成成分比较简单，多为单一组分；合成胶黏剂的组成成分则比较复杂，由多种组分配制而成，以获得较好的综合性能。有机胶黏剂主要是由黏料、固化剂及固化促进剂、填料、溶剂、增韧剂和稀释剂等组成，根据胶黏剂的性能要求，会添加不同的组分。2．胶黏工艺✈【多媒体】PPT图片展示黏接接头形式，详情见教材【教师】结合图片讲解黏接接头形式及其适用场合【学生】观看、聆听、思考、记录1）确定黏接接头形式黏接接头形式是指黏接部位的尺寸大小和几何形状。由于胶黏剂的机械强度较小，为了使黏接接头的强度与被黏物的强度有相同的数量级，保证黏接成功，就必须根据接头承载特点选择黏接接头的形式。选择时，应避免应力集中，减少接头剥离、劈开的可能性，并合理增大黏接面积。2）处理黏接表面零件黏接处的表面状态直接影响黏接效果，因此需要处理黏接表面。黏接表面的处理方法各异，通常用汽油、丙酮等有机溶剂清洗，或打磨、喷砂。✈【教师】提出问题请举例说明处理黏接表面的常用方法。✈【学生】聆听、思考、回答✈【教师】总结学生的回答其中，金属表面，常用碱蚀、酸蚀等化学方式处理；重要铝质结构件的被黏表面，可采用阳极氧化法处理；难黏材料表面（如氟树脂），可采用化学法或等离子法处理。3）涂布胶黏剂胶黏剂的涂布方法包括刷涂法、辊涂法和喷涂法等。胶层厚度一般为0.05～0.2mm，胶黏剂涂布应均匀、无气孔。4）黏接零件黏接零件时要适当按压、锤压或辊压，将空气排出，使胶层紧实。5）固化胶黏剂在一定的温度、时间、压力条件下，通过溶剂挥发、熔体冷却、乳液凝聚等作用，变为具有一定强度的固体的过程称为固化。胶黏剂的品种不同，固化的温度也不相同，因此固化的方法可分为室温固化法和加热固化法两种。✈【教师】开展主题讨论：结合教材内容，请同学们讨论、总结什么是室温固化法和加热固化法✈【学生】结合教材及课程资源，分组讨论✈【教师】巡回指导，查看各小组讨论情况【教师】随机提问学生【学生】思考、举手回答室温固化法：将胶黏剂涂布于零件的被黏表面上，待溶剂基本挥发后，压合两个涂胶面即可。加热固化法：将热固性树脂胶黏剂涂布于零件的被黏表面上，待溶剂挥发后，叠合涂胶面，然后加热、加压固化，使胶黏剂完成交联反应，以达到黏接目的。6）检验黏接质量黏接之后，应对黏接质量认真检验。简单的检验方法包括观察外观、敲击听声音、水压或油压试验法等。此外，现在还有比较先进的技术方法，即超声波法、X射线法、声阻法、激光法等。✈【互动】教师介绍完胶黏工艺后，采用“你问我答”的形式，加深巩固学生对胶黏工艺流程的理解掌握程度【经验传承】接箍拧紧机是石油套管生产线上的主要设备，由于长期使用，其卡盘相对滑动部位极易严重磨损，造成卡盘间隙过大，会影响套管在拧紧机上的定位精度，并导致卡盘前部的夹紧小车偏心轴时常发生断裂故障。如果发生上述问题，则需要立即修复。由于卡盘配合面不仅形状复杂，而且壁较薄，若采用喷焊、热喷涂等方法修复，零件容易变形。为不影响其尺寸精度，卡盘常采用胶黏修复技术。……（详见教材）【视野拓展】表面黏涂修复技术是胶黏修复技术的一个最新发展分支，它是指在零件表面涂敷特种复合胶黏剂，在零件表面形成具有某种特殊功能涂层的一种表面强化和修复技术。这里提到的“特殊功能”是指耐磨、耐腐蚀、绝缘、导电、保温、防辐射等某个或多个方面的要求。二、热喷涂修复技术热喷涂修复技术是指选用某种热源，如电弧、等离子弧、燃烧火焰等将粉末状或丝状的金属和非金属涂层材料加热到熔融或半熔融状态，然后凭借焰流自身的动力或外加的高速气流雾化，并以一定的速度喷射到经过预处理的基体材料表面，与基体材料结合而构成具有各种功用的表面涂层的技术。✈【多媒体】PPT展示氧-乙炔火焰粉末喷涂装置及其原理简图，详情见教材，讲解氧-乙炔火焰粉末喷涂的工作原理【教师】结合图片讲解氧-乙炔火焰粉末喷涂的工作原理【学生】观看、聆听、思考热喷涂修复技术可用来喷涂几乎所有固体工程材料，如金属、硬质合金、陶瓷、石墨和尼龙等，形成具有耐磨、耐腐蚀、抗氧化、隔热、导电或绝缘、防辐射等各种特殊功能的涂层。该技术也可对各类由于机械加工不当或其他原因形成的尺寸超差零件进行喷涂修正，避免零件报废。热喷涂修复技术工艺灵活、施工方便、适应性强、经济效益好，广泛应用于机械、宇航、冶金、化工、交通、地质、建筑等工业部门。但是热喷涂修复技术也存在缺点，如喷涂层与基体结合程度不高、喷涂层的质量无有效的检测方法等。【学生】自行扫码观看配套微课，如遇问题可询问老师三、表面强化技术表面强化技术是改善机械零件和构件表面性能，提高疲劳强度和耐磨性能的工艺方法，该技术有时还能提高耐腐蚀性能。承受载荷的零件表面常处于最大应力状态，并在不同的介质环境中工作。因此，零件的失效和破坏也大多发生在表面或从表面开始，若在零件表层引入一定的残余压应力，增加表面硬度，改善表层组织结构等，便能显著地提高零件的疲劳强度和耐磨性。✈【多媒体】PPT展示喷丸强化和辊压强化，详情见教材，并讲解表面强化技术的分类表面强化方法一般可分为表面热处理（如淬火）、表面化学处理（如渗碳、渗氮）和表面机械处理。其中，常用在零件修复中的表面机械处理技术为喷丸强化和辊压强化。1．喷丸强化喷丸强化是利用高速弹丸强烈冲击零件表面，使之产生形变硬化层并引进残余应力的工艺方法。喷丸技术通常用于表面质量要求不高的零件。喷丸强化适用于提高零件的抗疲劳及耐腐蚀能力，一般应用在如铁路、航海、航空、石油、矿山等领域的重型机械上。在飞机制造和维修中，零件磨削后，电镀、喷涂前，大都先进行喷丸强化处理。【学生】自行扫码观看配套微课，如遇问题可询问老师2．辊压强化辊压强化是利用球形金刚石辊压头或表面有连续沟槽的球形金刚石辊压头以一定压力对零件表面进行辊压，使表面形变强化产生硬化层的工艺方法。目前辊压强化用的辊轮、辊压力大小等工艺规范尚无标准，辊压技术一般只适用于回转体类零件。【视野拓展】机械零件修复技术的选择应遵循技术合理、经济性好、生产可行等原则。①技术合理，是指该修复技术应满足待修机械零件的技术要求，如修复工艺对材料的适应性（详表见教材）、修复后修复层的厚度、修复处的力学性能等。②经济性好，是指在保证技术合理的情况下，考虑该技术的经济性，这里所谓的“经济性”不单指修复成本，还包括零件修复后继续使用的寿命。零件修复的经济性可用公式表示为③生产可行，是指实施修复时，技术装备和技术人员齐备，方案周全，可以实施。【学生】聆听、思考、理解、记录通过PPT展示图片，并介绍其适用场合，让学生对黏接接头形式有更深入地了解开展主题讨论，让学生了解并掌握固化的方法，同时提高自主学习能力通过“你问我答”趣味活动，加深学生对胶黏工艺的理解，活跃课堂气氛图片展示更为直观，学生容易接受理解教师讲解完以后，学生可再进行微课学习，加深印象PPT展示图片更加形象，学生容易理解掌握第二节课任务导入（5min）【教师】现场展示热喷涂枪、瓶装氧气和乙炔、转台或转床、粉末回收装置、零件清理剂，并对其进行简单介绍，然后布置任务“采用热喷涂修复技术修复严重磨损零件”请同学们运用所学知识，在实训室利用相关设备完成堆热喷涂修复技术修复严重磨损零件任务。【学生】聆听、记录使用任务驱动法教学，通过展示实训平台，让学生对实训设备有所了解任务实施（20min）【教师】介绍采用热喷涂修复技术修复严重磨损零件的步骤一、实施方案1．组织形式每6～8位同学组成一组，以组为单位采用热喷涂修复技术修复严重磨损零件（机床主轴、机床导轨或电动机转轴等）。2．作业准备热喷涂枪、瓶装氧气和乙炔、转台或转床、粉末回收装置、零件清理剂、严重磨损零件等。二、操作步骤【示范】教师边讲实操步骤，边示范重点操作1．热喷涂前的准备工作在进行热喷涂前，除了要准备热喷涂枪（详见教材）等设备，还要制订热喷涂工艺方案，以确定涂层厚度、涂层材料、喷距等。2．磨损零件的表面预处理首先，采用清洗剂或机械装置对磨损零件的油污、铁锈、漆层等进行清除。其次，对磨损零件的磨损区域进行车削（或磨削）、粗化处理，以增加涂层与零件本体的结合力。最后，用耐热的玻璃、石棉布等保护罩将非喷涂表面保护起来，避免伤害。【视野拓展】粗化处理是用机械或化学方法对零件表面进行处理（机械磨损或化学腐蚀），从而在零件表面得到一种微观粗糙的结构，以提高镀层与零件表面之间结合力的一种工艺。3．热喷涂1）喷前预热用热喷涂枪将零件预热到100～250℃，小型零件可以用烘箱预热。2）磨损零件热喷涂将零件固定在转台（详见教材）或转床（详见教材）上，首先调整热喷涂枪与零件的距离和喷射角度，距离大约为100

mm，喷射角度尽量垂直于喷涂表面；其次用中性火焰将涂层材料喷涂在零件上，打底层大约为0.1～0.15

mm，用钢丝刷除去多余粉末；最后对零件进行热喷涂，喷距为180～200

mm，移动速度为70～150

mm/s，温度为250℃。3）零件冷却将零件放置在工作台上自然冷却，注意不要磕碰零件，以免使涂层脱落和零件变形。4．后处理先用封孔剂石蜡或者环氧树脂填充零件上的孔隙，进行封孔操作，然后利用修整打磨设备和工具修整热喷涂后的零件，直至热喷涂修复区零件特征尺寸达到原设计图纸要求。【学生】学习相关操作步骤，如遇问题可询问老师【教师】巡堂辅导，及时解决学生遇到的问题通过教师示范操作，让学生了解实操过程及实操过程中的注意事项，将所学知识与实践相结合，培养学生的实操能力实操练习（15min）【教师】展示“热喷涂修复技术修复严重磨损零件”的效果，介绍实操应注意事项，并要求学生以小组为单位进行实操观看效果、聆听要求、实操采用热喷涂修复技术修复严重磨损零件【教师】安排每组做得最快、最好的学生辅导其他学生进行操作，并解答学生遇到的问题✈【任务评价】开展任务评价活动，并将评价结果填入任务评价表，详表见教材✈【教师】点评各组实操情况，并打分✈【学生】组间互评、组内自评，并打分通过实操练习采用热喷涂修复技术修复严重磨损零件，使学生巩固所学知识，并以学生为主体，针对学生接受能力的差异性，让优秀学生带动其他学生掌握知识课堂小结

（3min）【教师】简要总结本节课的要点本节课学习了胶黏修复技术、热喷涂修复技术和表面强化技术的一般工艺过程及其应用场合，并且实操热喷涂修复技术修复严重磨损零件，巩固了热喷涂修复技术的工艺过程和操作要点，学以致用。希望