船舶管理（轮机长大管轮）7.6 船舶建造与修复

第六节船舶建造与修复一、船舶建造与设备加工技术1、焊接

焊接是通过外加热或加压，或同时加热加压的方法，使两个金属件连接达到原子间的冶金结合，形成永久性连接的一种工艺。

按照焊接过程中金属所处的状态不同，可以把焊接方法分为熔焊、压焊和钎焊三类。

熔焊是在焊接过程中，将焊件接头加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。目前熔焊应用最广，常见的气焊、电弧焊、电渣焊、气体保护电弧焊、等离子弧焊、电子束焊、激光焊等属于熔焊。

压焊是在焊接过程中，必须对焊件施加压力（加热或不加热），以完成焊接的方法。如电阻焊、摩擦焊、气压焊、冷压焊、爆炸焊等属于压焊。

钎焊是采用比母材熔点低的钎料作填充材料，焊接时将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。常见的钎焊方法有烙铁钎焊、火焰钎焊等。

焊接与铆接、铸造相比，可以节省大量金属材料，减轻结构的重量，成本较低；简化加工与装配工序，工序较简单，生产周期较短，劳动生产率高；焊接接头不仅强度高，而且其他性能（如耐热性能、耐腐蚀性能、密封性能）都能与焊件材料相匹配，焊接质量高；劳动强度低，劳动条件好等优点。

焊接的主要缺点是产生焊接应力与变形，焊接中存在一定数量的缺陷，产生有毒有害的物质等。2、锻压

锻压是在外力作用下使金属材料产生塑性变形，从而获得具有一定形状和尺寸的毛坯或零件的加工方法。它是机械制造中的重要加工方法。锻压包括锻造和冲压。锻造又可分为自由锻造和模型锻造两种方式。自由锻还可分为手工锻和机器锻两种。

用于锻压的材料应具有良好的塑性，以便锻压时产生较大的塑性变形而不致被破坏。在常用的金属材料中，铸铁无论是在常温或加热状态下，其塑性都很差，不能锻压。低中碳钢、铝、铜等有良好的塑性，可以锻压。

锻造生产的工艺过程为：下料—加热—锻造—热处理—检验。3、铸造

铸造是熔炼金属，制造铸型，并将熔融的金属浇入铸型，经冷却凝固后获得具有一定形状和性能的铸件的方法。铸件是用铸造方法获得的金属制品。

铸造按生产方式不同，可分为砂型铸造和特种铸造。砂型铸造是用型砂紧实制成铸型生产铸件的铸造方法。砂型铸造是目前生产中最基本的而且是用得最多的铸造方法。用砂型铸造生产的铸件，约占铸件总产量80％以上。与砂型铸造不同的其它铸造方法称为特种铸造。它能改变普通砂型铸造的铸件尺寸精度差、表面粗糙、力学性能低以及工人劳动条件差等不足。主要有熔模铸造、金属型铸造、压力铸造和离心铸造等。（3）常见的铸件缺陷

铸造生产中，影响铸件质量的因素很多，常见的铸件缺陷有如下几种：(1)孔洞类：有气孔、缩孔、缩松等；(2)裂纹类：冷裂、热裂、冷隔等；(3)表面类：夹砂、粘砂等；(4)残缺类：浇不足等；(5)形状尺寸类：变形、错型等；(6)夹杂类：夹渣、砂眼等；

铸件成分及性能类：包括化学成分、金相组织、力学性能不合格等。二、船舶设备修复工艺1、堆焊

堆焊是用熔化焊条的方法在零件磨损或腐蚀的表面上熔敷一层或多层金属的操作。堆焊一般采用熔焊。堆焊工艺适用于修补零件大面积磨损、腐蚀破坏或补偿较大的尺寸以恢复零件原有尺寸，也可以用于新零件的预保护。堆焊还具有自身的特性，这些特性是：（1）堆焊的目的是为了表面改性，因此，堆焊材料与基体往往差别很大，因而具有异种金属焊接的特点。（2）与修复的零件相比，堆焊层是很薄的一层，因此，堆焊层对整体强度的影响较小，不像焊接（缝）对强度的影响那么大。堆焊层一般只承受表面耐磨作用。（3）堆焊层要求尽可能低的稀释率，以便保证堆焊层自身的高性能。堆焊用于强化某些表面时，希望堆焊层尽可能平整均匀。2、电镀

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或合金的工艺过程。它是一种修复工艺，也是一种强化工艺。可以修复磨损严重的零件使之恢复原设计尺寸和改善零件工作表面的性能，如：提高耐磨性、耐蚀性等。电镀工艺广泛应用于修船，例如：柴油机曲轴镀铁、活塞环槽和缸套镀铬等。

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。3、激光熔覆

激光熔覆技术是是利用大功率、高能量激光束聚焦能量极高的特点，瞬间将被加工件表面金属微熔，同时使零件表面预置或同步自动送置的合金粉剂完全熔化。激光束扫描后合金快速凝固，获得与零件基体完全冶金结合的致密熔覆层。

许多的工模具及特殊工况的结构件（例如：柴油机增压器废气涡轮端的涡轮叶片、电厂汽轮机叶片、鼓风机叶片、齿轮、阀座、气门、挺杆等）要求表面有良好的耐磨性、耐蚀性及高温抗氧化性。采用激光熔覆涂层技术可在廉价的钢材表面获得高性能的耐磨、耐蚀陶瓷涂层，且涂层均匀致密、缺陷少、成品率高。4、金属扣合修复工艺

金属扣合工艺是利用高强度合金材料制成连接件，通过材料的塑性变形把零件的裂纹或断裂处连接起来，使之恢复使用性能的一种修理方法。金属扣合工艺对零件的裂纹和断裂修理具有较好的效果和较高的经济效益，目前，金属扣合工艺作为修理裂纹和断裂的方法被广泛应用于修船工作中，尤其对于难焊补的铸钢件和铸铁零件，以及不允许有变形的零件，金属扣合工艺是一种最佳修理方法。例如：船用主、副柴油机的机座、机架、气缸体，各种机械的壳体和螺旋桨等的裂纹修复均可采用。近年来，金属扣合工艺与胶粘剂配合使用不仅增大了连接强度，而且有利于提高密封性。金属扣合工艺可分为以下几种：（1）强固扣合法

强固扣合法也称波浪键扣合法。它是在零件上沿垂直于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）镶嵌其中，键与槽间有0.1mm的间隙，常温下铆击波浪键，使其产生塑性变形而充满波形槽腔。利用波浪键与波形槽的相互啮合而将零件上的裂纹拉紧形成牢固的整体。（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，旋入涂有胶粘剂的密封螺钉。钻削第二个孔要切入已装好的密封螺钉，使密封螺钉间有0.5mm～1.5mm的重叠。全部裂纹上装满密封螺钉后用砂轮打磨平整。（3）加强扣合法

加强扣合法是在机件上垂直于裂纹方向加工出一定形状和尺寸的键槽，嵌入与之相应形状和尺寸的高强度合金钢块，再于钢块与零件界面处镶入圆柱销，要求圆柱销分别在钢块和零件上各半，从而使加强块与零件牢固结合。（4）热扣合法

热扣合法是利用金属材料的热胀冷缩的特性修复零件裂纹的方法。将一定形状的扣合键加热至一定温度后嵌入零件裂纹处的相应形状、尺寸的键槽中，当扣合键冷却收缩后将零件裂纹拉紧而成一体。5、塑性变形修复法

塑性变形修理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几何形状和尺寸而不被破坏的修理方法。塑性变形修复法实质上是一般的压力加工的方法，多用于变形零件的矫直。

零件在长期的使用过程中，由于受到机械碰撞或机械应力的作用而引起变形。例如：船舶螺旋桨桨叶打在缆绳或礁石上而使桨叶弯曲变形；柴油机曲轴或连杆在机械应力的作用下会发生弯曲变形等。零件产生的变形只要得到合理的校正仍然可以继续使用。因此，生产中常采用机械矫直、加热矫直、加热—机械校直法等进行修复，根据零件的变形程度选用。6、粘接修复技术

利用胶粘剂对表面的物理吸附力和胶粘剂固化后对表面的机