1、第七章第七章 汽车零件修复方法与技术汽车零件修复方法与技术 内 容典型零部件修理方法典型零部件修理方法2零件修复方法零件修复方法3 1车身修复与喷漆工艺车身修复与喷漆工艺3 3了解了解：汽车零件机械加工修复法、表面技术修复法、汽车零件机械加工修复法、表面技术修复法、焊接修复法、胶粘修复法和修复方法选择等知识。焊接修复法、胶粘修复法和修复方法选择等知识。理解：理解：箱体、孔类和轴类等典型零部件修理方法的基箱体、孔类和轴类等典型零部件修理方法的基本要求本要求 。掌握掌握：汽车零部件汽车零部件修理工艺过程。修理工艺过程。考核要求 汽车运行到使用性能严重恶化并进入极限状态时，约有70%以上的零件处于可
2、用状态或稍加修理即可以继续使用。若将这些零件报废，将是一个很大的浪费。另外，使用修复件不但可以减少零件贮备费用，而且还可以解决一些备件短缺问题。在工业发达的美国、德国和日本等国很重视零件的再生。例如，美国卡特彼勒公司一个发动机再生厂，职工仅187人，年修发动机6000台10000台。第一节 零件修复方法 机械加工修复方法机械加工修复方法 表面技术修复方法表面技术修复方法 焊接修复法焊接修复法 胶黏修复法胶黏修复法第一节 零件修复方法一、机械加工修复法一、机械加工修复法 修理尺寸法修理尺寸法镶套修复法镶套修复法 变形校正法变形校正法 第一节 零件修复方法1. 修理尺寸法修理尺寸法定义：将磨损的零
3、件表面通过机械加工恢复其正确的几何形状，将磨损的零件表面通过机械加工恢复其正确的几何形状，并与相配合零件恢复原配合要求的一种加工方法。汽车有多种主要并与相配合零件恢复原配合要求的一种加工方法。汽车有多种主要零件可以采用这种方法进行修复，其中包括缸体、缸套、活塞、曲零件可以采用这种方法进行修复，其中包括缸体、缸套、活塞、曲轴、轴瓦，转向节主销与主销轴承孔等。待修复的零件可以有若干轴、轴瓦，转向节主销与主销轴承孔等。待修复的零件可以有若干等级修理尺寸，修理尺寸的大小与级别的多少取决于汽车修理间隔等级修理尺寸，修理尺寸的大小与级别的多少取决于汽车修理间隔期内零件的磨损量、加工余量以及材料强度和结构期
4、内零件的磨损量、加工余量以及材料强度和结构。 桑塔纳轿车发动机气缸除标准尺桑塔纳轿车发动机气缸除标准尺寸外，还有每次加大寸外，还有每次加大0.25mm的四的四级级修理尺寸修理尺寸 尺寸名称尺寸名称1.6L气缸直径气缸直径(mm)1.8L气缸直径气缸直径(mm)标准尺寸第一次修理尺寸第二次修理尺寸第三次修理尺寸第四次修理尺寸79.5179.7680.0180.2680.5181.0181.2681.5181.7682.01每级加大尺寸每级加大尺寸0.250.25第一节 零件修复方法表表7-2 桑塔纳发动机修理尺寸桑塔纳发动机修理尺寸第一节 零件修复方法1)轴类零件修理尺寸的计算轴类零件修理尺寸的
5、计算 设轴颈的基本尺寸为dm，经使用磨损后的直径为dw。由于沿圆周方向磨损不均匀，最小磨损量为min，最大磨损量为max，一般情况下最小磨损与最大磨损在同一直径方向上，则直径方向总磨损量为：=max+min=dm-dw第一节 零件修复方法1)轴类零件修理尺寸的计算轴类零件修理尺寸的计算 设为轴颈磨损不均匀性系数，=max/，当磨损均匀时max=min，则 当只有单面磨损时，min=0。由此得出磨损的不均匀性系数=0.51。按图所示状态，在不改变轴心位置情况下进行机械加工，加工后零件轴颈尺寸与其基本尺寸相差量为最大单侧磨损量max与机械加工余量x1之和的两倍，因此轴颈的第一级修理尺寸可以按下式计
6、算： dr1= dm-2（max+x1）式中：x1磨损最大侧机械加工余量。502maxmaxmaxminmax.=+=第一节 零件修复方法根据最大单侧磨损量根据最大单侧磨损量max与与和和的关系，即的关系，即mmax=，代入式代入式9-1中得出：中得出：dr1=dm-2（+x1） 设上式中设上式中2(+x1)=，则，则称为修理间隔级差量。因此，轴颈各级修理称为修理间隔级差量。因此，轴颈各级修理尺寸的计算公式可写成如下形式：尺寸的计算公式可写成如下形式：drn=dm-nr 式中：式中：drn分别为分别为dr1，dr2，； n修理次数。修理次数。-minddnm第一节 零件修复方法2）孔类零件修理
7、尺的计算）孔类零件修理尺的计算 孔类零件修理尺寸的计算,按轴颈修理尺寸的计算方法可求得内孔表面第一级修理尺寸： Dr1=Dm+2（max+x1）=Dm+2(-+x1)=Dm+r 式中：Dm孔的基本尺寸； Dr1孔的第一级修理尺寸。 孔的各级修理尺寸为：Dm=Dm+nr式中： Drn可分别为Dr1，Dr2，。设孔的最大允许寸为Dmax，则孔的允许修复修理次数为：第一节 零件修复方法3）轴和孔修理尺寸计算实例）轴和孔修理尺寸计算实例 例1）6135型发动机曲轴的连杆轴颈设计尺寸dr=95mm。根据统计测量的资料得知=0.8，=0.25mm。轴颈最小允许直径dmin=93mm。选用磨损削加工，余量x
8、取0.05mm。试确定各级修理尺寸。第一节 零件修复方法3）轴和孔修理尺寸计算实例）轴和孔修理尺寸计算实例解：解：修理间隔级差量为： = 2（+x）=2（0.80.25+0.05） = 0.5（mm）允许修理次数为：n=(95-93)/0.5=4各次修理尺寸为： dr1=95-0.5=94.50（mm） dr2=95-20.5=94（mm） dr3=95-30.5=93.50（mm） dr4=95-40.5=93（mm）第一节 零件修复方法 例2）某台东风EQ6100发动机，经过测量6个气缸后，其中某缸磨损后的最大值100.38mm。选用搪缸和珩缸加工，加工余量x=0.1mm。试确定采用何级修
9、理尺寸。 解：解：该气缸恢复到正确几何形状的尺寸至少为： 100.38+0.1=100.48（mm）按该气缸修理级差为0.25mm计，第一级修理尺寸100.25mm；第二级为100.50mm。显然，要加工搪磨到100.48mm，接近第二级修理零件尺寸，即：Dr2=Dm+2=100+20.25=100.50（mm）因此，可以采用第二级修理尺寸进行加工修理。第一节 零件修复方法修理尺寸法使各级修理尺寸标准化，便于加工和供应配件。但修理尺寸法使各级修理尺寸标准化，便于加工和供应配件。但修理时要按级差加工，往往加大了加工余量，使可修理的次数修理时要按级差加工，往往加大了加工余量，使可修理的次数减少减少
10、 修理尺寸法修复的零件通常是配合副中较贵重和结构复杂的那修理尺寸法修复的零件通常是配合副中较贵重和结构复杂的那一种，更换的是与其配合的零件则是造价低的配件，这就大大一种，更换的是与其配合的零件则是造价低的配件，这就大大延长了复杂贵重零件的使用寿命，且工作简单易行，经济性好延长了复杂贵重零件的使用寿命，且工作简单易行，经济性好修理尺寸法是一种有限的修理方法。随着零件修理加工次数增修理尺寸法是一种有限的修理方法。随着零件修理加工次数增加，其强度不断削弱，修理到最后一级时，零件尺寸也到了极加，其强度不断削弱，修理到最后一级时，零件尺寸也到了极限。若要继续使用，则需用其他方法恢复到基本尺寸限。若要继续
11、使用，则需用其他方法恢复到基本尺寸 特点第一节 零件修复方法2.镶套修复法镶套修复法 定义：定义：对局部磨损及损坏的零件，当其结构和强度容许时，可将对局部磨损及损坏的零件，当其结构和强度容许时，可将其磨损部分车小（对轴）或搪大（对孔），再用过盈配合的方法镶其磨损部分车小（对轴）或搪大（对孔），再用过盈配合的方法镶套并经进行加工使其恢复到基本尺寸和技术要求的修复方法。套并经进行加工使其恢复到基本尺寸和技术要求的修复方法。 镶套的材料要根据镶套部位的工作条件来选择，如在高温下工镶套的材料要根据镶套部位的工作条件来选择，如在高温下工作的部位，镶套材料应与基体一致或相近似，使它们线膨胀数相作的部位，镶
12、套材料应与基体一致或相近似，使它们线膨胀数相同；除此而外，材料热稳定性要好，以保证零件工作的可靠性。同；除此而外，材料热稳定性要好，以保证零件工作的可靠性。如镶气门座圈，就要选择与基体一致或膨胀系数相同的材料，象如镶气门座圈，就要选择与基体一致或膨胀系数相同的材料，象灰铸铁或耐热钢，但不能用普通钢，以防排气高温使普通钢氧化、灰铸铁或耐热钢，但不能用普通钢，以防排气高温使普通钢氧化、脱皮。为了获得好的耐磨性能，也可采用比基体好的耐磨材料，脱皮。为了获得好的耐磨性能，也可采用比基体好的耐磨材料，镶套过盈量应选择合适，必要时要进行强度计算。因为过盈量太镶套过盈量应选择合适，必要时要进行强度计算。因为
13、过盈量太大，易使零件变形或挤裂，过盈量不足，又易松动和脱落。大，易使零件变形或挤裂，过盈量不足，又易松动和脱落。第四十讲第四十讲主讲教师：田广东学时：主讲教师：田广东学时：48第一节 零件修复方法 镶套时由于多是薄壁衬套，包容件受拉应力，被包容件受压镶套时由于多是薄壁衬套，包容件受拉应力，被包容件受压应力。套不厚时（一般应力。套不厚时（一般2 mm3mm)，应力大小与相对过盈成正，应力大小与相对过盈成正比。所谓相对过盈就是单位直径（为镶套的基本尺寸）上的过盈比。所谓相对过盈就是单位直径（为镶套的基本尺寸）上的过盈量。量。 如轴承孔镶套，若套外径基本尺寸为如轴承孔镶套，若套外径基本尺寸为100m
14、m，则其过盈量为，则其过盈量为0.05mm,即相对过盈为即相对过盈为0.05/100=0.0005，根据相对过盈的大小，根据相对过盈的大小，镶套配合分为四级。分别为轻级，中级，重级及特重级，见表镶套配合分为四级。分别为轻级，中级，重级及特重级，见表7-4所示。所示。第一节 零件修复方法表表7-4 镶套中的过盈配合镶套中的过盈配合第一节 零件修复方法p镶套的材料要根据镶套部位的工作条件来选择镶套的材料要根据镶套部位的工作条件来选择p镶套过盈量应选择合适，必要时要进行强度计算。因为过盈量太镶套过盈量应选择合适，必要时要进行强度计算。因为过盈量太大，易使零件变形或挤裂，过盈量不足，又易松动和脱落大，
15、易使零件变形或挤裂，过盈量不足，又易松动和脱落p为了保证准确的过盈量，配合面加工精度要求较高，常采用为了保证准确的过盈量，配合面加工精度要求较高，常采用IT6、IT7，粗糙度，粗糙度Ra 2.5Ra 1.25。 第一节 零件修复方法特点优点优点镶套修复法可以恢复基础件的局部磨损，镶套修复法可以恢复基础件的局部磨损，延长基础件的使用寿命延长基础件的使用寿命 采用镶套法可以使磨损的零件直接恢复到采用镶套法可以使磨损的零件直接恢复到基本尺寸，为以后的修理提供了方便基本尺寸，为以后的修理提供了方便 镶套工艺简单，没有复杂的操作和加工；镶套工艺简单，没有复杂的操作和加工；不需大型设备，所以成本低，质量容
16、易保证不需大型设备，所以成本低，质量容易保证 由于不需要高温，零件又不易变形和退火由于不需要高温，零件又不易变形和退火 缺点缺点应用受到零件的结构和强度的限制应用受到零件的结构和强度的限制 第一节 零件修复方法3.变形校正法变形校正法 u定义定义：零件的校正是利用金属的塑性变形来恢复零件几何形状的一零件的校正是利用金属的塑性变形来恢复零件几何形状的一种加工方法。汽车上许多零部件在使用中会产生弯曲、扭曲和翘曲，种加工方法。汽车上许多零部件在使用中会产生弯曲、扭曲和翘曲，在修复中都要校正，如前轴、传动轴、曲轴、凸轮轴和连杆等在修复中都要校正，如前轴、传动轴、曲轴、凸轮轴和连杆等 分分类类压力校正压
17、力校正 火焰校正火焰校正 它是汽车零件修复中常用的方它是汽车零件修复中常用的方法。一般是采用室温冷校，如法。一般是采用室温冷校，如果零件塑性差或尺寸较大，也果零件塑性差或尺寸较大，也可以进行适当的加热可以进行适当的加热 ，零件经，零件经校正后，疲劳强度下降较大校正后，疲劳强度下降较大它是一种比较先进的校正方法。它是一种比较先进的校正方法。其校正效果好，效率高，尤其其校正效果好，效率高，尤其适用于一些尺寸较大，形状复适用于一些尺寸较大，形状复杂的零件。校正后，对疲劳强杂的零件。校正后，对疲劳强度影响也较小度影响也较小 第一节 零件修复方法压力校正压力校正 零件的压力校正原理，如零件的压力校正原理
18、，如图图7-20a所示。工件所受应力所示。工件所受应力状态，如图状态，如图7-20b所示。由图所示。由图可见工件上部受压产生塑性变可见工件上部受压产生塑性变形，表面缩短，下部受拉也产形，表面缩短，下部受拉也产生塑性变形，零件表面伸长，生塑性变形，零件表面伸长，中部为弹性变形。这样产生的中部为弹性变形。这样产生的内应力使零件抗弯刚度下降，内应力使零件抗弯刚度下降，而且变形也不稳定，使用中容而且变形也不稳定，使用中容易回弹。为了使变形稳定，冷易回弹。为了使变形稳定，冷校后必须进行消除应力的热处校后必须进行消除应力的热处理。理。图图7-20 零件的校正零件的校正a) 压力校正 b) 工件应力1.V-
19、型块 2.轴 3.百分表 第一节 零件修复方法 对于调质和正火处理的零件（连杆、前轴、半轴、对于调质和正火处理的零件（连杆、前轴、半轴、半轴套管等），可在冷压后加热到半轴套管等），可在冷压后加热到400500，保，保温温0.5h2h；对于表面淬硬的零件（曲轴、凸轮轴），；对于表面淬硬的零件（曲轴、凸轮轴），加热到加热到200250，保温，保温5h6h，这样不会降低表，这样不会降低表面硬度。面硬度。 有些汽车凸轮轴、曲轴是球墨铸铁制造的，由于塑有些汽车凸轮轴、曲轴是球墨铸铁制造的，由于塑性差，冷校时易折断，不宜采用冷压校正，工字梁校正性差，冷校时易折断，不宜采用冷压校正，工字梁校正需要用专门的设
20、备。需要用专门的设备。 零件经校正后，疲劳强度下降零件经校正后，疲劳强度下降10%15%，校正次，校正次数越多，下降幅度越大，因此只宜作数越多，下降幅度越大，因此只宜作12次校正。次校正。第一节 零件修复方法火焰校正火焰校正 火焰校正是利用气焊炬迅速加热工件弯火焰校正是利用气焊炬迅速加热工件弯曲凸起处某一点或几点，再急剧冷却的校正曲凸起处某一点或几点，再急剧冷却的校正方法。当工件凸起点温度迅速上升时，表面方法。当工件凸起点温度迅速上升时，表面金属膨胀使工件向下弯曲，上层金属受压应金属膨胀使工件向下弯曲，上层金属受压应力。在高温下产生塑性变形，如它本来要膨力。在高温下产生塑性变形，如它本来要膨胀
21、胀0.1mm，但由于受周围冷态金属的限制，但由于受周围冷态金属的限制，只膨胀了只膨胀了0.05mm，其余，其余0.05mm产生了塑产生了塑性变形。尽管冷却后仍要收性变形。尽管冷却后仍要收0.1mm，但由于，但由于塑性变形的塑性变形的0.05mm无法收缩，从而使收缩无法收缩，从而使收缩量大于膨胀量量大于膨胀量0.05mm，那么表层就缩短了，那么表层就缩短了0.05mm，使工件向上变曲，抵消了下弯，使工件向上变曲，抵消了下弯，起到了校正作用，如图起到了校正作用，如图7-21所示。所示。 图图7-21火焰校正的应力及变形火焰校正的应力及变形a)点加热时 b)冷却时 第一节 零件修复方法 火焰校正时，
22、工件支承在火焰校正时，工件支承在V型块上，如图型块上，如图7-22所示。用百分所示。用百分表检查弯曲情况，并用粉笔作好记号，然后使工件凸点朝上，用表检查弯曲情况，并用粉笔作好记号，然后使工件凸点朝上，用火焰将凸点迅速加热到火焰将凸点迅速加热到700800，立即离开，用水迅速冷却。，立即离开，用水迅速冷却。校正时，可在凸点处多加热几点，直到校直为止。校正时，可在凸点处多加热几点，直到校直为止。图图7-22 火焰校正火焰校正1.工件 2.V-型块 3.百分表 第一节 零件修复方法 对于塑性较差的合金钢零件、球墨铸铁及弯曲较大的对于塑性较差的合金钢零件、球墨铸铁及弯曲较大的工件，宜多选几个加热点。每
23、点加热温度可稍低些，使工工件，宜多选几个加热点。每点加热温度可稍低些，使工件均匀校直。不能使一点温度过高，以防应力过大而断裂。件均匀校直。不能使一点温度过高，以防应力过大而断裂。 火焰校正的关键是加热点温度要迅速上升，焊炬热量火焰校正的关键是加热点温度要迅速上升，焊炬热量要大，加热面积要小。如果加热时间拖长，加热面积过大，要大，加热面积要小。如果加热时间拖长，加热面积过大，整个工件断面温度都升高了，就降低了校正作用。整个工件断面温度都升高了，就降低了校正作用。 加热长度一般不宜超过工件长度的加热长度一般不宜超过工件长度的70%；根据具体零；根据具体零件一般选择加热温度范围为件一般选择加热温度范
24、围为200800，最高不超过，最高不超过1000；加热深度，不得超过工件厚度的；加热深度，不得超过工件厚度的60%，以，以30%50%为最好，但加热深度只能凭经验控制，所以也很难控为最好，但加热深度只能凭经验控制，所以也很难控制。制。第一节 零件修复方法二、表面技术修复法二、表面技术修复法 喷涂技术喷涂技术 喷焊技术喷焊技术刷镀技术刷镀技术 第一节 零件修复方法二、表面技术修复法二、表面技术修复法 1.喷涂技术喷涂技术 n定义定义：用高速气流将熔化的金属喷敷到零件的磨损表面上，以恢用高速气流将熔化的金属喷敷到零件的磨损表面上，以恢复其原来尺寸复其原来尺寸 n分类分类电弧喷涂电弧喷涂 气喷涂气喷
25、涂 等离子喷涂等离子喷涂 第一节 零件修复方法电弧喷涂电弧喷涂 气喷涂气喷涂 等离子喷涂等离子喷涂 钢以两根金属丝做电极等速向前送给，在其钢以两根金属丝做电极等速向前送给，在其尖端产生电弧，熔化的金属由压缩空气喷敷尖端产生电弧，熔化的金属由压缩空气喷敷到零件表面上。电喷涂的特点是成本低，质到零件表面上。电喷涂的特点是成本低，质量稳定可靠，适用于修复曲轴轴颈。量稳定可靠，适用于修复曲轴轴颈。用氧用氧-乙炔火焰熔化金属乙炔火焰熔化金属,由压缩空气喷敷到由压缩空气喷敷到零件表面。气喷涂的特点和用途与电喷涂相零件表面。气喷涂的特点和用途与电喷涂相同。同。用等离子电弧熔化金属进行喷涂。一般是由用等离子电
26、弧熔化金属进行喷涂。一般是由气流将金属粉末带入喷枪，经等离子电弧熔气流将金属粉末带入喷枪，经等离子电弧熔化喷敷到零件表面。等离子电弧温度高，能化喷敷到零件表面。等离子电弧温度高，能熔化电喷涂和气喷涂难以熔化的金属或非金熔化电喷涂和气喷涂难以熔化的金属或非金属粉末。等离子喷涂设备复杂，粉末贵，用属粉末。等离子喷涂设备复杂，粉末贵，用于喷涂需要高硬度或耐高温的零件。于喷涂需要高硬度或耐高温的零件。第一节 零件修复方法u喷涂时被雾化的材料颗粒群中，大部分颗粒处于熔融状态，颗喷涂时被雾化的材料颗粒群中，大部分颗粒处于熔融状态，颗粒在飞行时受到热和化学作用，表面产生硬化膜层。当撞击到零粒在飞行时受到热和
27、化学作用，表面产生硬化膜层。当撞击到零件表面以后，颗粒的硬化膜破裂，内部液态材料就流散开来，并件表面以后，颗粒的硬化膜破裂，内部液态材料就流散开来，并且相互扩散，部分交叉熔合在一起。部分温度稍低的颗粒被撞扁，且相互扩散，部分交叉熔合在一起。部分温度稍低的颗粒被撞扁，在喷涂的基体表面互相嵌塞和堆积，形成了多孔层状结构。在喷涂的基体表面互相嵌塞和堆积，形成了多孔层状结构。喷涂喷涂时被雾化的材料颗粒群中，大部分颗粒处于熔融状态，颗粒在飞时被雾化的材料颗粒群中，大部分颗粒处于熔融状态，颗粒在飞行时受到热和化学作用，表面产生硬化膜层。当撞击到零件表面行时受到热和化学作用，表面产生硬化膜层。当撞击到零件表
28、面以后，颗粒的硬化膜破裂，内部液态材料就流散开来，并且相互以后，颗粒的硬化膜破裂，内部液态材料就流散开来，并且相互扩散，部分交叉熔合在一起。部分温度稍低的颗粒被撞扁，在喷扩散，部分交叉熔合在一起。部分温度稍低的颗粒被撞扁，在喷涂的基体表面互相嵌塞和堆积，形成了多孔层状结构。涂的基体表面互相嵌塞和堆积，形成了多孔层状结构。u涂层中颗粒间的结合或颗粒与零件表面间的结合，以机械结合涂层中颗粒间的结合或颗粒与零件表面间的结合，以机械结合和物理结合为主，同时还有部分和物理结合为主，同时还有部分(金属材料）为冶金结合。金属材料）为冶金结合。结构特点结构特点第一节 零件修复方法结构特点结构特点u由于喷涂工艺
29、有方向性，形成的涂层是层状的，因此，涂层的由于喷涂工艺有方向性，形成的涂层是层状的，因此，涂层的物理机械性能有方向性。物理机械性能有方向性。u涂层外层产生拉应力，基体有时也包括涂层内层产生压应力。涂层外层产生拉应力，基体有时也包括涂层内层产生压应力。在严重的情况下，这种应力足以撕裂涂层。喷涂前预热基体，可在严重的情况下，这种应力足以撕裂涂层。喷涂前预热基体，可以减少或消除这种应力。以减少或消除这种应力。u喷涂层化学成分常常是不均匀的。大部分颗粒由喷涂材料组成，喷涂层化学成分常常是不均匀的。大部分颗粒由喷涂材料组成，而喷涂层内部包含有材料的氧化物。在空气中喷涂，无保护气体而喷涂层内部包含有材料的
30、氧化物。在空气中喷涂，无保护气体时，这种情况更为突出，但氧化物的强度可能比未氧化材料高。时，这种情况更为突出，但氧化物的强度可能比未氧化材料高。u大多数喷涂层都是多孔的。大多数喷涂层都是多孔的。第一节 零件修复方法机械性能机械性能 （1）硬度。）硬度。钢涂层中由于氧化物的存在，以及急冷时产生的马氏体和托钢涂层中由于氧化物的存在，以及急冷时产生的马氏体和托氏体淬火组织，颗粒被撞击产生的冷作硬化等，涂层硬度一般比原喷涂材料氏体淬火组织，颗粒被撞击产生的冷作硬化等，涂层硬度一般比原喷涂材料高。例如，高。例如，80钢丝硬度为钢丝硬度为HB230，喷涂层的硬度为，喷涂层的硬度为HB310。在喷涂方法及喷
31、。在喷涂方法及喷涂规范相同条件下，钢喷涂层硬度主要决于喷涂材料的的含碳量。涂层硬度涂规范相同条件下，钢喷涂层硬度主要决于喷涂材料的的含碳量。涂层硬度随含碳量多少而增减随含碳量多少而增减 。 在等离子喷涂中，对不要求耐高温而要求耐磨的表面，最好的硬化材料是在等离子喷涂中，对不要求耐高温而要求耐磨的表面，最好的硬化材料是碳化物与镍基合金的混合物。等离子喷涂铁基合金粉涂层组织的金相结构硬碳化物与镍基合金的混合物。等离子喷涂铁基合金粉涂层组织的金相结构硬度也比较高，其主要相组织铁素体，显微硬度约为度也比较高，其主要相组织铁素体，显微硬度约为HV7500，宏观硬度可达，宏观硬度可达HRC38HRC 40
32、。 采用氧采用氧-乙炔火焰喷涂乙炔火焰喷涂313铁基合金粉时，喷涂层宏观硬度约为铁基合金粉时，喷涂层宏观硬度约为HB250。这。这种涂层可作为常温下的耐磨涂层。种涂层可作为常温下的耐磨涂层。第一节 零件修复方法机械性能机械性能 （2）耐磨性。）耐磨性。喷涂层的耐磨性与喷涂层中某些相结构显微硬度、涂层宏观硬度有密切关系。涂层中的孔隙可以吸附贮存润滑油，并在零件表面保持油膜，可降低摩擦系数和减少磨损。 （3）对疲劳强度的影响）对疲劳强度的影响.喷涂零件的疲劳强度，主要取决于喷涂前对被喷涂的表面加工或处理方法。试验表面：喷砂可以提高零件的疲劳强度，而车螺纹、镍拉毛、喷钼都会引起零件的疲劳强度的降低，
33、 （4）结合强度）结合强度. 喷涂层中金属颗粒间的结合强度是比较低的。由于喷涂具有方向性，垂直于涂层方向比平行于涂层方向的抗拉力强度低510倍。涂层与基体间结合强度受工艺因素及表面处理方法影响较大。对基体表面进行粗糙处理，并进行严格的除油、除锈，对提高涂层与基体的结合强度有重要的作用。第四十一讲第四十一讲主讲教师：田广东学时：主讲教师：田广东学时：48第一节 零件修复方法喷涂工艺喷涂工艺 喷前表面准备 零件的喷涂 喷后处理第一节 零件修复方法喷前零件表面准备喷前零件表面准备a.表面净化表面净化。要彻底清除零件表面的油污、锈层等污物。b.表面加工。表面加工。喷前加工的目的有：除去零件表面硬化层、
34、消除不均匀磨损及保证涂层的厚度。c.遮蔽处理。遮蔽处理。当喷涂表面有键槽、油孔时，可用竹或木塞堵塞，堵塞物应稍高于涂层厚度。为防止涂层冷却收缩从轴端脱落，可在轴端部车沟槽或燕尾槽等。d.粗糙处理。粗糙处理。粗糙处理有3个目的：使涂层冷却收缩时的应力限制在局部的地方；增加结合面积；使涂层本身层片之间折迭，以达到提高涂层强度和涂层与基休的结合强度。第一节 零件修复方法喷涂过程喷涂过程喷涂过程控制是喷涂工艺过程的关键环节。喷涂过程控制是喷涂工艺过程的关键环节。预热预热 预热零件一般在100250左右。预热可以减少涂层与基体的温度差，从而减少涂层与基体收缩的应力差，有利于提高涂层的结合力。喷涂过渡层喷
35、涂过渡层（打底层）（打底层） 为了提高涂层与基体的结合力，目前普遍采用先喷一薄层（约0.06mm0.13mm)过渡层，然后立即喷工作涂层。在丝材的电喷涂和气喷涂中，过渡层材料采用钼。在火焰粉末喷涂及等离子喷涂中，有些采用钼，多数采用镍包铝或铝包镍粉。第一节 零件修复方法c. 丝材电喷涂和气喷涂的主要工艺参数。丝材电喷涂和气喷涂的主要工艺参数。丝材电喷涂和气喷涂的主要工艺参数，如表7-8和表7-9所示。喷喷涂涂方方法法喷嘴至喷嘴至零件距零件距离离/mm/mm压缩空压缩空气压力气压力/MPa/MPa电流电流/A/A电压电压/V/V乙炔乙炔压力压力/MPa/MPa氧气氧气压力压力/MPa/MPa电电
36、喷喷涂涂1201202002000.50.50.60.6808014014030304545-气气喷喷涂涂1201202002000 04 40.50.5-0.130.130.150.150.140.141.161.16第一节 零件修复方法 d.氧氧-乙炔火焰粉末喷涂工艺参数乙炔火焰粉末喷涂工艺参数. 火焰参数的选择是在选定喷枪和粉末之后，通过调整供气压力和流量，以得到一个相应的火焰能量来保证粉末充分熔化。喷涂基本上使用中性焰，在给定乙炔气体压力和流量之后，只要调节氧化压力和流量使火焰成为中性焰即可。 零件预热温度100250，喷涂时零件温度一般不超过250。送粉量由喷枪功率大小决定，喷涂距离
37、一般选定为150mm200mm。f.等离子喷涂工艺参数。等离子喷涂工艺参数。等离子喷涂的工艺参数很多，但在设备和粉末已选定的条件下，生产中最重要的是电功率、气体流量、送粉量、喷涂距离和基体温度等参数。对耐磨涂层，这些参数选择的正确与否，首先反应在涂层与基体的结合性能上。等离子气体的选择确定了单位电弧弧长的电压降；喷枪结构和等离子气体的速度确定了电弧弧长。电压主要由喷枪和等离子气体确定，而电流的大小是允许调节的，因此输入功率可在一下范围内调节。一般对大多数喷涂层，采用15kW25kW的功率就可获得高质量的涂层。当喷枪功率高到40kW时，可使喷涂速度加快，增加了喷枪每小时的喷粉量。气体流量与所使用
38、的功率密切相关，等离子体的温度取决于所使用的电流值与等离子的气体流量。粉末供给速率是最后影响涂层结构和沉积效率的参数。如果送粉速率大于喷枪所能加热粉末的能力，不仅沉积效率很快地下降，而且涂层本身还会含有未熔化的粉末。相反，送粉速率太低，则喷涂费用增高。第一节 零件修复方法喷后处理喷后处理对间隙配合件的喷涂层，喷后应将零件在机油中浸泡1h10h，使机油渗入涂层孔隙中。由于喷涂层性质脆硬，结合强度较低，又需保持喷涂层表面的多孔特性，在选择加工方法、切削工具及加工规范时必须考虑此特点，以防止涂层加工时崩落、脱层和表面孔隙被堵塞。车削常采用YG6或YG8硬质金刀头。磨削一般用粒度46目或60目，硬度为
39、ZR或ZR的碳化硅砂轮，用皂化液冷却。对碳钢，车削速度为0.2m/s0.34m/s；磨削时切削速度为0.4m/s0.5m/s。第一节 零件修复方法喷涂材料喷涂材料丝材丝材自熔性合自熔性合金粉末金粉末主要用于修复和防腐。主要为钢、纯金属、耐磨、耐蚀及耐高温的复合喷涂丝。在合金粉中加入适量的硼和硅等强脱氧元素。硼和硅能降低合金的熔点，增加了液态金属的流动性和湿润性。 。第一节 零件修复方法影响因素影响因素零件表面污物以及氧化层清涂不净，将大大减弱涂层与基体间的结合力。零件喷涂前的预热温度不够或过高，都会增加涂层与基体冷却时的应力差，降低结合强强度。喷涂前零件的表面状态喷涂前零件的表面状态喷涂工艺参
40、数喷涂工艺参数喷涂材料喷涂材料恰当的工艺参数应能使喷涂材料充分的熔化。熔化的金属颗粒飞行速度越大，温度越高，金属元素氧化损失少，就容易得到好的涂层。喷涂距离，空气压力均对涂层质量产生影响。丝材在使用前必须清除表面油污，锈蚀物等。带油污丝材喷涂时，油污燃烧，烟灰夹入涂层会降低结合强度。对电弧喷涂，油污会引起导电不良，使电弧中断。粉末材料应注意防潮，必要时，喷涂前应进行烘干。第一节 零件修复方法2.喷焊工艺喷焊工艺 l定义：定义：喷焊工艺是在火焰喷涂工艺基础上发展起来的。它是将喷涂层再进喷焊工艺是在火焰喷涂工艺基础上发展起来的。它是将喷涂层再进行一次加热重熔处理，在零件表面获得一层类似堆焊的涂层。
41、喷焊的设备和行一次加热重熔处理，在零件表面获得一层类似堆焊的涂层。喷焊的设备和操作都较简单，又能得到耐磨、耐腐蚀、抗高温氧化等多种性能的涂层。可操作都较简单，又能得到耐磨、耐腐蚀、抗高温氧化等多种性能的涂层。可用于旧件的修复，也可用于新件表面的强化、装饰等。用于旧件的修复，也可用于新件表面的强化、装饰等。氧氧-乙炔火焰粉末喷涂（焊）。利用氧乙炔火焰粉末喷涂（焊）。利用氧-已炔火焰将粉末加热到熔化或半熔化已炔火焰将粉末加热到熔化或半熔化的高塑性状态后，利用高压空气将其喷射到经过预处理的零件表面上形成涂的高塑性状态后，利用高压空气将其喷射到经过预处理的零件表面上形成涂层。主要设备有喷涂炬、空气和乙
42、炔供给装置（乙炔）。喷涂炬结构示意，层。主要设备有喷涂炬、空气和乙炔供给装置（乙炔）。喷涂炬结构示意，如图如图7-32所示。所示。第一节 零件修复方法 火焰粉末喷焊是火焰粉末喷焊是20世纪世纪50年代出现的一种修理方法。喷涂时，先以氧年代出现的一种修理方法。喷涂时，先以氧乙炔火焰把零件表面加热到乙炔火焰把零件表面加热到 300左右，开始喷涂合金粉末左右，开始喷涂合金粉末,然后再用氧然后再用氧-乙乙炔火焰加热使喷涂层再次熔化，以提高喷涂层与基体的结合强度。炔火焰加热使喷涂层再次熔化，以提高喷涂层与基体的结合强度。 喷涂粉末过程分两步进行。第一步先喷镍包铝或铝包镍粉末，即喷涂底喷涂粉末过程分两步进
43、行。第一步先喷镍包铝或铝包镍粉末，即喷涂底层。层。 厚度为厚度为0.06mm0.13mm；第二步喷合金粉，即喷工作涂层。喷后需；第二步喷合金粉，即喷工作涂层。喷后需要加工的零件，要留要加工的零件，要留0.2mm0.3mm的加工余量。对厚涂层应进行多次喷涂，的加工余量。对厚涂层应进行多次喷涂，这样可获得更均匀的涂层。一次喷层厚度不要超过这样可获得更均匀的涂层。一次喷层厚度不要超过0.25mm。如果要求涂层。如果要求涂层厚度为厚度为0.25mm以上，最好分两次喷成。以上，最好分两次喷成。 第一节 零件修复方法l特点喷熔层与零件基体是完全熔合的，溶深很浅，约0.05mm，因而涂层冲淡率小，结合强度高
44、达350MPa400MPa 喷熔层与零件基体是完全熔合的，溶深很浅，约0.05mm，因而涂层冲淡率小，结合强度高达350MPa400MPa 可得到硬度达HRC35HRC65的硬化涂层 重焊时零件表面温度达10001100，零件热影响区较大，变形倾向大，甚至引起金属组织变化，使应用范围受到一定限制 可得到硬度达HRC35HRC65的硬化涂层 第一节 零件修复方法喷焊工艺喷焊工艺喷前零件表喷前零件表面准备面准备 指零件表面喷涂前应彻底除油，除锈；表面硬度大于HRC30时，需经退火处理（可用氧一乙炔火焰加热）。喷前预热喷前预热 应根据材料的性质而确定，碳钢一般需预热到270300，合金钢预热到300
45、400。预热温度不应使零件变形和氧化。喷涂与重熔喷涂与重熔 a.两步法两步法将喷涂和重熔分两步进行。 b.一步法一步法一般采用中性火焰，边喷边熔。第一节 零件修复方法a.两步法两步法. 将喷涂和重熔分两步进行。第一步将合金粉用轻微碳化焰，喷涂将喷涂和重熔分两步进行。第一步将合金粉用轻微碳化焰，喷涂在零件表面，形成一定厚度；第二步用中性焰或轻微碳化焰将涂层重熔。在零件表面，形成一定厚度；第二步用中性焰或轻微碳化焰将涂层重熔。重熔是为了将涂层金属全部熔化，使涂层金属在零件表面迅速扩散，与被加重熔是为了将涂层金属全部熔化，使涂层金属在零件表面迅速扩散，与被加热到熔化或半熔化状态的零件表面形成焊合，并
46、得到致密且均匀的喷焊层。热到熔化或半熔化状态的零件表面形成焊合，并得到致密且均匀的喷焊层。两步法适用于大面积及轴类零件喷焊。厚度易保持一致，操作人员容易掌握，应用较普遍。b.一步法一步法. 一般采用中性火焰，边喷边熔。当起始喷涂点被加热到暗红色（约500600）时，立即喷粉，合金粉在高温基体及火焰加热下很快熔化成为喷焊层。随着喷枪向前移动，新的表面又被加热到所需温度，合金粉连续不断地被送入熔池，同时有部分粉末喷射到原有的熔化层中被熔化，形成重叠层，直到所需喷焊层厚度。一步法可以喷涂一些熔点较高和粒度较大的合金粉。粉末利用率较高，热影响区小（与二步法比较）。适用于小面积及形状不规则的零件。第四十
47、二讲第四十二讲主讲教师：田广东学时：主讲教师：田广东学时：48第一节 零件修复方法合金粉末材料合金粉末材料合金粉应具有自熔性，熔点应低于被喷焊基体材料的熔点，以保证在基体金属表面被湿润的条件下，合金粉熔化并覆盖于基体表面，避免基体过热；应具有良好的液态流动性，以便脱氧和净化；喷层应具有足够的韧性和小的线收缩系数。避免在冷却时出现大的应力，使焊层开裂或剥落。喷焊用合金粉有镍基、铁基、钴基、铜基等，其性能指标及其应用，如表7-10所示。对喷熔合金粉末的要求主要有对喷熔合金粉末的要求主要有：第一节 零件修复方法合金类别硬度HRC熔点特性及适用范围镍基30409901070抗热蚀性、耐氧化性、耐急冷急
48、热性、韧性、切削性能均良好。可用于铸铁、钢、不锈钢零部件的缺陷焊补镍钴基35601070摩擦系数小、耐热耐蚀性好、高温600耐磨性好。可用于工夹具、阀杆、曲轴等钴基425011201200高温性能好，以下有较高红硬性以及耐燃气腐蚀和抗氧化能力，用于大功率柴油机高温排气阀及热加工模具碳化钨基体5063WC729901230适用于高温下严重磨损以及腐蚀和氧化强烈磨损综合作用的场合铁基HRB25030010301150常温耐磨、耐蚀、可切削，价格低廉，适用于农业机械易损件修补506010301200难切削、高硬度、高耐磨、价格低廉表表7-10 喷熔合金粉末主性能指标及应用喷熔合金粉末主性能指标及应用
49、第一节 零件修复方法影响因素影响因素火焰调整。喷涂前把火焰调整到轻微的碳化焰，以防止粉末和基体金属表面在喷涂中过热氧化。重熔时火焰不宜太大或过于接近涂层。喷涂粉末时，喷嘴与零件表面距离约为100mm150mm。距离太近，粉末经火焰区受热不足，撞击到零件表面不易产生塑性变形，喷层孔隙率大，重熔后结合强度不高。反之，熔融的粉末到达零件表面时，动能太小，喷层同样不致密。另外距离大，火焰不能有效地保护粉末，粉末易氧化，重熔后喷焊层质量同样不好。在重熔时应及时排除液面上的硼酸盐和硅酸盐熔渣。重熔速度愈快愈好，以防止基体表面过熔。重熔结束时，喷焊炬应缓慢移开零件。特别是零件环形焊层的接头处，应注意避免产生
50、缩孔和疏松。第一节 零件修复方法3.刷镀技术刷镀技术 l定义：刷镀是依靠一个与阳极接触的垫或刷（即镀笔），提供电解液定义：刷镀是依靠一个与阳极接触的垫或刷（即镀笔），提供电解液的电镀方法。电镀时，刷镀工件与阴极作相对运动。的电镀方法。电镀时，刷镀工件与阴极作相对运动。 l刷镀层性能刷镀层性能 （1）与基体金属结合强度）与基体金属结合强度。金属刷镀层在各种钢、铸铁、铝、铜等常金属刷镀层在各种钢、铸铁、铝、铜等常用金属材料上，均有良好的结合强度。用金属材料上，均有良好的结合强度。 （2）硬度。）硬度。由于刷镀层具有超细晶粒结构，镀后内应力较大，晶格畸由于刷镀层具有超细晶粒结构，镀后内应力较大，晶格
