機械零件修複技術(shù)的應用

2014-10-15

張琳吝
(德州職業技術學院,山東德州 253000)
  摘 要:大部分機(jī)械零部件在失效後都可以得到一定的修複,然而針對不同類型(xíng)的失效零部件是可以采用不同(tóng)的修(xiū)複方法的。比如磨損是小的零件可以采用堆焊、熱噴塗和噴焊等表麵技術,經過修(xiū)複的零部件不僅能滿足使用的技術要求,而且還能提高(gāo)零件的耐磨性和抗腐蝕性等。這樣不僅可以大大的節約生產成(chéng)本、提高(gāo)綜合性(xìng)能和使用壽命(mìng),還可以減少(shǎo)人力物(wù)力(lì)資源的浪費(fèi)。
  關鍵詞:零件(jiàn)修補;焊接;熱噴塗;噴焊
  大部分(fèn)機械零部件在失效後都可以得到(dào)一定的修複,然(rán)而針(zhēn)對不同類型的失效零部件是可(kě)以采用不同的修複(fù)方法的。比如磨損是小的零件可以采用(yòng)堆焊、熱噴塗和噴焊、電鍍等表麵技(jì)術,經過修複的零部(bù)件不僅能滿足使用的技(jì)術要求,而且還能提高零件的耐磨性和抗腐蝕性等。這(zhè)樣不僅可以(yǐ)大大的節約生產成本(běn)、提(tí)高生產效率,還可以減少人(rén)力物(wù)力資源的浪費。下麵將(jiāng)針對(duì)不同情況失效的機械零件進行不同的修複技術(shù)進行一一介紹。
  1 焊接修複技術
  焊接技術用(yòng)於修(xiū)複零件使其恢(huī)複到原有的尺寸或(huò)修複裂紋與斷裂時稱為(wéi)補焊;用於恢複零件(jiàn)尺寸、形狀,並賦予零件表麵以某些特殊(shū)性能的熔敷(fū)金屬時稱為(wéi)堆焊。補焊和堆焊(hàn)在所有的機械零件修複方法中占有重要的地位(wèi)。其突出優點是:結合強度高、修複質量好、修複效率高、設備成本低、便(biàn)於現場搶修等特(tè)點(diǎn),應用的非常廣泛。
  1.1補焊
  所謂補焊即為修補工件為鑄件、鍛件、機加工件(jiàn)或(huò)焊接(jiē)結構件而進(jìn)行(háng)的焊接。由(yóu)於(yú)機械零部件多(duō)為承載件,除對(duì)其材料有物(wù)理性能和化學成分(fèn)要求外,還(hái)要考慮材料的焊接(jiē)性(xìng),以及焊接後的加工(gōng)要求。
  1.1.1鋼製零件的補焊
  1)低碳鋼(gāng)零件的補焊,由於低(dī)碳鋼的可(kě)焊性好,補焊時一般不需要采取特殊的工藝(yì)措施。隻有在特殊情況(kuàng)下,零件剛度很大或低溫補焊(hàn)時有出現裂紋的可能,這時要注意選擇抗裂性能好的優質(zhì)焊條(tiáo),同時采用合(hé)理的焊接工藝以減少焊接時所產生的應力;
  2)中、高碳鋼(gāng)零件,由於鋼中(zhōng)含碳量的(de)增高,焊接接頭容易產生焊縫內的(de)熱裂紋、熱影響區內由於冷卻速度快而產生的低速性淬硬組織引(yǐn)起的冷裂(liè)紋(wén)等,在補焊過程(chéng)中可采取焊前預熱(rè)、選用多層焊、焊後熱處理等。
  1.1.2鑄鐵件的補焊
  鑄(zhù)鐵零件在機械零件設備中占有比較大的比例,而且(qiě)多數(shù)鑄鐵零件在機械中都是重要的基礎件。由於(yú)他們體積大、結構複雜、製造周期長、有較高(gāo)的精度要求,而且不作為備件(jiàn)要求,所以一旦損壞很難(nán)更換,隻有通過修(xiū)複後才(cái)能正常使用。然而焊接是鑄鐵件修(xiū)複的主要方法之一。
  1)氣焊,氣焊可分為熱焊法和冷焊法兩種。熱焊(hàn)法即焊前預熱至60℃左(zuǒ)右,在40℃以上施焊,焊(hàn)接後在650℃一(yī)700℃保溫緩冷,采用鑄鐵填充料,鑄件內應力小,不容(róng)易裂,可以繼續加工;冷焊法也叫不預熱氣焊法。焊接前不預(yù)熱,隻用焊(hàn)炬烘烤坡口周圍(wéi)或加熱減應(yīng)區,焊接後緩冷,采用(yòng)鑄鐵填充料,焊接後不容易裂,可以繼續加工,但是如果減應區選擇不當時,則有開裂危險(xiǎn);
  2)電弧焊,可分為熱焊法、半熱焊法、冷焊法三種。其(qí)中熱焊法采用鑄鐵芯焊條,溫度控製與氣焊熱焊法相同,焊接後不容易裂,可繼續(xù)加工;而半熱焊法采用(yòng)鋼芯石墨型焊條,預熱(rè)至40℃左右(yòu),焊接後緩冷,強度與母材相近,但加工性能不穩(wěn)定;冷焊法則采用非鑄鐵(tiě)組織的焊條,焊前不預熱(rè),要嚴格執行(háng)冷汗工藝(yì)要點,焊接後(hòu)性能因焊條而異;
  3)釺焊,用氣焊火(huǒ)焰加熱,銅合金做(zuò)釺料,母材不熔化,焊接後不容易(yì)裂,加工性能(néng)好,焊(hàn)接後強(qiáng)度因釺料而(ér)異。
  1.2堆焊
  堆焊是焊接技術的一個重要組成方麵(miàn)。堆焊修複的目的在於在零件表麵堆敷金屬,使其滿足零件的尺寸和精度要求,並滿足零件表麵的(de)耐磨、耐熱、耐(nài)腐蝕等要求。此方法既可以用來製造新零件,也可以用於修(xiū)複舊(jiù)零件,如各種軸類、軸承類、軋輥類零件等,並且在汽車、工程機械、冶金、石油化工(gōng)等行業也(yě)應用(yòng)廣泛。
  1)氧(yǎng)一乙(yǐ)炔焰堆焊,其(qí)特點是設備簡單,成本低,操作(zuò)簡單且(qiě)勞動強(qiáng)度大(dà)。火焰溫度較低,稀釋率較小,單層堆焊(hàn)厚度可小於1.0mm,堆焊層表麵光滑。常(cháng)用合金(jīn)鑄鐵及鎳基(jī)、銅基的實心焊絲。堆(duī)焊時可采用熔劑(jì),熔深越淺越好。盡量采用小號焊炬和焊(hàn)嘴;
  2)電弧(hú)堆焊(hàn),其(qí)特點是設備簡單,機動靈活、成本低,能堆焊幾乎所有實芯和藥芯焊條,目前仍是一種主要(yào)堆焊方法。常用於小(xiǎo)型(xíng)或複雜形狀零件的全位置堆(duī)焊修複和現場修複。在修複過程中Z好采用小電(diàn)流、快速焊、窄道焊、擺動小以防止(zhǐ)產生裂紋。大件焊接前應該預熱,焊接後緩(huǎn)冷;
  3)埋弧自動堆焊(hàn),可分為(wéi)單絲埋弧堆焊、雙絲埋弧堆焊、帶極埋弧堆焊。單絲埋弧堆焊是常用的堆焊方法,堆(duī)焊(hàn)層平整、質量穩定、熔敷率(lǜ)高、勞動條件好。但稀釋率較大(dà),生產率不(bú)夠理想:雙絲埋弧堆焊的特點是(shì)雙絲(sī)、三絲及(jí)多絲並列接在電源的一個極上,同時向堆焊區送進,各(gè)焊絲(sī)交替堆焊,熔敷率大大(dà)增加,稀釋率下降10%一15%;帶極埋弧堆焊熔深度比較淺、熔敷(fū)率較(jiào)高,Z主要的是熔焊層外形美觀。
  4)等離子弧堆焊,特點是稀釋率低、熔敷率高、堆焊零(líng)件變形(xíng)小、外(wài)形美觀,容易實現機械化和自動化。
  1.3硬聚氯(lǜ)乙烯塑料的(de)焊(hàn)接
  硬聚氯乙烯塑料具有良好的化學(xué)穩定(dìng)性,可用來(lái)製造化學工業裝備,如各(gè)種容器、通風(fēng)裝置和管道等。在(zài)新裝(zhuāng)備製(zhì)造和舊裝備檢修時都會遇到硬聚氯乙烯塑料的焊(hàn)接問題。它與金屬焊接相(xiàng)比有本質的區別,它是利用(yòng)熱空氣(qì)加熱(rè)焊接區,使母材和(hé)焊條受軟化,然後在一定壓(yā)力(lì)下粘合(hé)而成,其接頭具有滿意的力學性能和良好的氣密性。
  2 熱噴塗和(hé)噴焊技術
  熱(rè)噴(pēn)塗(tú)和噴焊技術不僅能夠恢複機械零件磨損的尺寸,而(ér)且選用合適的噴塗材料,還能夠改善和提高包括耐磨(mó)性和耐腐蝕性等在內的零件表麵的性能(néng),在零件修複技(jì)術中同(tóng)樣占有重要地位。
  1)熱(rè)噴塗,是利用氧一乙炔火焰或電弧等熱源將噴塗材料加熱到熔融狀態,在氧一乙炔火焰(yàn)、或(huò)者壓縮空氣等高速氣流推動下,噴塗材料被霧化並被加速噴射到製備(bèi)好的工件表麵(miàn)上。噴射來的顆粒與零(líng)件表麵形成(chéng)機械(xiè)咬合,繼而形(xíng)成噴塗層。噴塗材料可以是(shì)金屬、非金屬以及複合材料,被(bèi)噴塗工件也可以是金屬和非金屬材料(liào)。特點是工藝靈活、噴塗層減磨性能良好、工件受熱變(biàn)形(xíng)小、生產效(xiào)率高等;
  2)噴焊(hàn),是指(zhǐ)對經預熱的自熔(róng)性合(hé)金粉末噴塗層再(zài)加熱,使噴塗層顆粒熔化(huà)(約10℃一130℃),造渣上(shàng)浮(fú)到(dào)塗層表麵,生成的硼化物和矽化物彌散在塗層(céng)中以達(dá)到基體表麵潤滑粘結良好,Z終金屬結晶組織與基體形成約0.05mm一0.1mm的冶金結晶層。它的耐磨、耐(nài)腐蝕(shí)、抗(kàng)衝擊性能都較好。適用無需(xū)特殊處理就可以(yǐ)噴焊的材料。這類材料有一般的碳素結構鋼,錳、鉬(mù)、釩總的質量分(fèn)數小於3%的結構鋼,灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵和珠(zhū)墨鑄鐵(tiě)、純鐵等。以及需(xū)預(yù)熱250℃一375℃,噴焊後要緩(huǎn)冷的(de)材料、噴焊後需等溫退火的材料。與噴塗層相比,噴焊層組織致(zhì)密、耐磨、耐腐蝕,與基體(tǐ)結合強(qiáng)度高,可承受衝擊載荷。例如混砂機葉片、破碎機(jī)齒板、挖掘機鏟鬥等。
  各種零件修(xiū)複技(jì)術特點(diǎn)各異,所(suǒ)需成本和所得性能(néng)也不盡相同。實際生產中,針對待處理自身的特點,結合其工作條件和使用要求(qiú),選(xuǎn)擇經濟(jì)、有效的零件修複技術方法(fǎ)進行表麵處理或損壞進行修複,可以(yǐ)成倍地延長零件使用壽命,同時還能改善產品質量,降(jiàng)低產(chǎn)品成本,提高生產效(xiào)率,可謂(wèi)一舉多得。因此應加強推廣使用零件修複技術。
  參考(kǎo)文獻
  [1]沈永剛.現代設備管(guǎn)理【M】.北京(jīng):機械工業出版社,2003.
  [2]李(lǐ)亞江,等.焊接修複技術【M】.北(běi)京:化(huà)學工(gōng)業出版社,2005.
  [3]張翠鳳.設備維修(xiū)工藝學教(jiāo)材【M】.西安:西(xī)北工業大學,1988.
  [4]胡世炎.機械失效分析(xī)手冊【M】.成都:四川(chuān)科技出版社,1989.

來源:《科技傳播(bō)》2013年15期
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