第六章船机零件的修复工艺

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第六章 船机零件的修复工艺

第一节 修复原则

一.零件修复的意义和原则

轮机员在选择修复工艺时，应从质量、经济和时间三方面综合考虑 二.修复原则

1.改变配合件原有配合尺寸、恢复原配合间隙、恢复使用性能 2.恢复原有尺寸、恢复原配合间隙、恢复使用性能。

第二节 机械加工修复

常用的修复方法：

1.修理尺寸法：对磨损件进行机械加工后，修复表面损伤、恢复原有形状后，

再按新的尺寸选择配合件，以保证原有的配合间隙

如：损伤的轴光车后，再用加厚的轴瓦

2.尺寸选配法：对一小批已磨损的配合件，重新配对加工消除缺陷以保证原有

的配合间隙

如：喷油器针阀偶件的修复 3.附加零件法： 4.局部更换法： 5.成套更换法：

6.恢复尺寸法：采用镀铁等工艺加工磨损件，使之恢复原有的尺寸，恢复原

始尺寸形状，恢复配合间隙，恢复使用功能

第三节 电镀工艺

电镀是利用电解的原理的一种修理工艺，同时也是一种强化工艺 （电化学腐蚀则是利用电池原理） 一.电镀

1.电镀工艺：使用直流电源（镀铁是使用交、直流电源）

阳极发生氧化反应——金属失去电子，被溶解

阴极发生还原反应——金属离子得电子沉积在阴极上（镀层） 工艺参数：电流密度、温度、时间、是获得良好镀层的关键因素 分类：有槽电镀——镀铁、镀铬；渡槽一般采用铅锑合金、塑料 无槽电镀——电刷镀

工艺 工艺过程 特点 镀铬 1）零件为阴极，铅锑合金为阳极，铬 和1）镀铬过程温度低，对零件硫酸制成电解液 无影响 2）镀前要清洁零件表面；工作温度552）镀层与零件结合强度高超—65℃ 3）镀层大于0.1毫米时，镀铬后应进行驱氢处理以消除应力 4）镀层采用磨削加工，使外形尺寸达到要求 过晶体间的结合强度，但镀层越厚，强度越低，厚度一般为0.1—0.25毫米，不得超过0.5毫米 3）镀铬后耐腐蚀性提高2—50倍 4）成本高、效率低，有带铬酸的气体，对人体有害 分类：1）硬质镀铬：硬度高、耐磨性能好，适用于润滑条件好，负荷不大的零件；如：曲轴、高压油泵柱塞 2）松孔镀铬：铬层表面呈网状沟纹或多孔状；网纹用机械松孔法加工；适用于润滑条件差，大负荷的零件 镀铁 以零件为阴极，纯铁或低碳钢为阳极，氯化亚铁溶液为电解液，采用 不对称交流电（过度镀层）和直流电（工作镀层）为电源 不对称交流电：较大半波进行电镀，较小半波将镀层电解；从而获得 起镀层和过度层 步骤：不对称交流电起镀—直流电镀工作层—热处理和机械加工 特点：电解液温度低20—40℃；速度快，成本低，生产率高，污染小 （阳极）刻蚀镀铁：镀铁前，通直流电，零件为阳极，置于30%的硫酸中，电解（刻蚀）除去零件表面的氧化膜；但刻蚀后零件有残酸，会污染环境和降低镀铁质量 无刻蚀低温镀铁：表面活化采用盐酸除去氧化膜，再进行电镀 特点：简化工艺，节省设备，减少污染 二.电刷镀（也称快速电镀、涂镀）

1.原理：利用电解的原理；零件接电源的负极，镀笔接正极；将注满电解液的镀笔在零件表面移动，电解液的金属离子得电子后沉积在零件表面形成镀层 2. 电刷镀的工艺过程 1）设备与电镀液

（1）采用0——50V无级调节的直流电源

（2）多数采用石墨为阳极，且石墨包有脱脂棉以防阴阳两极产生电弧烧伤

零件表面和吸附电解液;当修复小部位时采用铂铱合金

（3）表面处理溶液：

使用电净液进行表面电净处理，以清除表面的油膜和杂质 使用活化液进行表面活化处理，以除去表面的氧化膜

（4）电刷镀溶液：含有欲镀金属离子的溶液；可分为酸性液和碱性液，酸

性电镀速度快

2）工艺过程

（1）镀前的表面准备工作：零件表面预处理是保证结合强度的关键因素 （2）电镀过度层（底层）：用镍或铜作底层，厚度2-5微米 （3）电镀工作层：厚度0.3-0.5毫米 3.电刷镀的特点

1）不需电镀槽，设备简单；生产速度快；污染小，操作方便，适用材料广 2）电镀液温度低，50℃左右

3）镀层结合强度高于有槽电镀，且镀后不需再加工

4.适用范围：活塞杆、增压器轴、电机轴、泵轴、尾轴衬套（不受冲击载荷

的零件）

第四节 热喷涂工艺

一． 热喷涂工艺

1．定义：（P74）将丝状或粉状材料加热到熔化或近熔化状态再喷到零件表面的工艺；它既是强化工艺也是修复工艺 2．特点：

1） 适用材料范围广：金属或非金属表面均可用热喷涂 2） 热喷涂材料广

3） 包括喷涂和喷熔（喷焊） 二． 分类

分类 定义及工艺过程 特点及应用 喷涂（粉以氧-乙炔为热源，把粉末加热工作温度低，对零件无影响；末火焰喷到熔化或近熔化状态后喷到零但结合强度低（机械结合），不涂 件表面上 抗冲击载荷； 过程：表面热处理-预热-喷底层-适用于：尾轴衬套，增压器转喷工作层-机械加工 轴，电机转轴等件 喷熔（喷以氧-乙炔为热源，把粉末加热喷层与零件为冶金结合，结合焊） 到熔化或近熔化状态后喷到零强度高，适用于受冲击载荷的件表面上，再将喷涂层加热重新零件；但零件受热后变形大，熔化结合在零件表面上 加工后需进行缓冷或退火处理 （1）一步喷熔法：边喷边熔，一次完成； 特点：厚度小于2毫米，适用于小的或精密零件，中大型零件的边角和局部的修复 （2）两步喷熔法：先喷后熔，分多次喷； 特点：每次喷熔的厚度在0.2-0.3毫米 等离子喷利用等离子弧为热源进行喷涂 涂 结合强度高，喷涂时热量集中，零件变形小

第五节 焊补修理

焊接用于修复断裂和裂纹，或表面损伤的零件；一般使用手工电弧或气焊进行焊接

特点是：焊接面结合强度高，但焊接时温度高易变形和裂纹；应进行焊前焊后热处理；包括焊接和堆焊；

一．焊接：通过加热、加压的方法使两零件达到冶金结合的连接

1.熔焊：加热两金属，使它们熔化再进行连接；较常见，船厂常采用的方法，

如气焊、电弧焊等

2.压焊：使用加压或同时加压和加热的方法进行焊接；

二.堆焊：是采用熔化焊条的方法在零件的表面上熔敷一层或多层金属 堆焊用来修复表面有损伤的零件；堆焊时应注意下列几点： 1.焊前要清洁表面

2.对零件和焊条要进行必要的预热 3.根据零件材料和表面要求选择焊条

4.堆焊时应分段多层（一层一层），以降低热应力和热变形量 5.堆焊后应进行消除热应力的低温退火和机械加工 三.铸铁零件的焊补

1.铸铁焊补困难的因素：

1）.含碳量高，而且含硫、磷，焊接时易产生白口，使焊后产生裂纹 2）.焊接时的高温使碳或渗入内部的油脂氧化产生气体而形成气孔 3）.铸铁铸造时存在的缺陷也使会造成焊接缺陷 2.方法：热焊法、半热焊法、冷焊法

冷焊法：零件不高于200度下进行焊接；特点：方便，快，变形小，修

理质量高；缺点：对焊接技术要求高，焊接工艺严格

四.翻修

利用堆焊工艺对损坏零件的局部或整体进行翻修的修理方法； 该工艺可适用于钢铁、铸铁、铜、铝等有色金属及其合金材料 1.柴油机铝质活塞的翻新工艺 1）.清洁 2）.检验 3）.粗车 4）.探伤 5）.预热

6）.堆焊：采用氩弧焊机、铝焊条进行堆焊 7）.精车 8）.检验 2.铸铁活塞的翻新

工艺基本和铝活塞堆焊步骤相同；先用手工电弧焊对活塞的裂纹和气孔处堆焊，再用自动焊机堆焊一层金属

第六节 金属扣合工艺

定义：（P77）利用高强度合金材料制成连接件，通过连接件的塑性变形修理断

裂和有裂纹的零件

使用材料：连接件—扣合键是关键；要求扣合键强度高，塑性和韧性好，冷工

硬化性即冷变形后强度与零件的热膨胀系数应相近； 一般选用（1）镍铬不锈钢（变形后强度提高50%） （2）低碳钢（变形强度提高10%-20%） （3）高温镍基合金

一.分类

扣合工艺 工艺过程及要求 特点及适用范围 采用波浪扣合键用于修复壁强固扣合（1）裂纹两端转止裂孔； （波浪键（2）在裂纹的垂直方向加工出比厚8—45毫米且有一定强度要扣合） 扣合键宽0.1毫米左右的波形槽 （3）将扣合键装入槽内，并用手锤铆击键，使之变形充满槽腔 求的零件 强密扣合在强固扣合基础上在裂纹边钻孔适用于既有强度要求又有密（波浪键-（互相重叠）再装入涂有密封胶封要求的零件 密封螺丝的密封螺丝（承受低压）或圆柱如：气缸套、气缸盖、压力容法） 销（承受高压） 器等零件的裂纹 加强扣合采用一定形状，大尺寸的扣合键适用于承受高载荷的厚壁零法（加强块装入与裂纹垂直的加工槽内，铆件 扣合法） 击扣合键后，并在键四周装入圆柱（在零件与扣合键间各占一半） 热扣合法 利用热胀冷缩的原理，将扣合键适用修复大型、重型的设备；加热后，装入加工槽内，再冷却如：飞轮，齿轮等件 扣合键，使之收缩，将裂纹拉合 二.特点

1.扣合工艺在常温下完成，零件不变形 2.操作简单，成本低，效率高 三.塑性变形修复法

定义：（P79）在不破坏零件的前提下，利用材料塑性变形的性能，施加一

定的外力，恢复原有尺寸和几何形状

分类： 1.冷校法

1）定义：基于反变形的原理修复变形的零件

2）适用对象：零件材料塑性较高，变形程度不大或尺寸较小的零件 3）分类

（1）敲击法：用锤子人工敲击零件的变形部位 如：螺旋桨叶变形不大时采用此法

（2）机械加工法：（静载荷法）在压床或专用机床进行校直，校正

后存在残余应力，采用低温退火消除应力

如：螺旋桨叶变形不大时也可采用此法

2.热校法：基于热胀冷缩的原理，在变形零件凸出部位快速加热，利用

受热部位冷却时会产生变形来校直；对人员的技术和经验要求高；适用于弯曲变形校大的零件

3.加热-机械校直法

适用于弯曲变形校大的零件； 如：螺旋桨叶变形校大时采用此法

第七节 粘接修复工艺

定义：利用胶粘接剂把相同或不相同的材料或损坏的零件连接成一个整体，使损坏的零件恢复原有的性能。

粘接可以：1.修复零件延长使用寿命 2.提高密封性能 分类：1.有机粘接修复技术 2.无机粘接修复技术

一.有机粘接技术（有机物一般指碳氢化合物，如柴油等，其种类远比无机物多） 1.有机粘接技术的特点

1）.粘接强度大，（比无机胶粘剂强）但不及焊接和铆接 2）.粘接工作温度低，不易产生变形和裂纹

3）.除粘接功能外，还有防腐蚀、密封、耐磨等作用 4）.不受零件材料的影响，相同或不同的金属非金属均适用 5）.工艺简单，操作方便，成本低，生产效益高 6）.不耐热

7）.抗冲击、抗老化性能差 2.有机胶粘剂的种类

1）.按原料分：天然胶、合成胶

2）.按粘接后的强度分：结构胶（结合强度高）、非结构胶 3）.按胶的状态分：液态胶、固态胶 4）.按胶的热性能分：热塑性胶、热固性胶 3.粘接工艺（过程） （书本88面）

4.有机粘接胶的选用（选用粘接胶的根据） 二.有机粘接剂在船上的应用 1.用于修理损坏的船机零件

1）修理松动的过盈配合件 2）修理损坏的零件 3）修理有裂纹的零件 2.用于船机的装配工作

1）柴油机机座的安装：用以替代铸铁垫块

2）用于中小型船舶尾轴与螺旋桨的安装：可以省去键的连接 3）用于零件连接面的密封垫片：高分子液态密封胶

三.无机粘接修理技术（一般是指不含碳的物质，CO、CO2属无机物） 无机胶粘剂是由无机物组成的胶粘剂，分硅酸盐类和磷酸盐类 1.无机粘接修复技术的特点

1）通常是水溶性物质，毒性小，无公害，不燃烧 2）适用温度广，比有机胶粘剂广，耐热性强 3）耐油，不耐酸、碱，溶于水 4）室温下固化，不收缩

5）宜套接、槽接，不宜平接粘接 6）脆性大，不抗冲击，固化后拆卸困难 7）便宜，工艺简单 2.氧化铜无机胶粘剂

属磷酸盐类胶粘剂，耐高温；用于受力不大，高温，不需拆卸的紧固连接件，可替代焊接、铆接及过盈配合件

第八章 研磨技术

研磨是精密和超精密零件进行精加工的主要方法之一，是精车、精磨或精铣加工后的超精加工。如柴油机燃油系统中的柱塞偶件、出油阀偶件、喷油器针阀偶件的密封面，排气阀与阀座的密封面等件可采用此项加工方法。 钢铁、铜等有色金属及玻璃、塑料等非金属材料均可采用研磨进行精加工 一.概述 1.研磨原理

研磨是相对滑动或滚动下，研磨剂的切削作用和研磨液的化学作用，是机械和化学作用共同作用下的一种精密加工技术。 1）.研磨工具与零件的相对运动

两者的运动不受外力的强制引导且运动方向应作周期的改变以使研磨平面均匀 2）.研磨压力

在实际应用的压力范围内，研磨效率随压力提高而提高； 粗磨：0.1~0.2MPA 精磨：0.01~0.1MPA 3）.研磨速度

研磨速度增加将提高研磨效率；但速度过高会使表面温度过高 4）.研磨时间

研磨时间取决于磨粒的切削性能，时间过长磨粒切削性能下降，一般取1~3 分钟

结论：粗磨时用较粗的研磨剂、较高的压力和较低的速度研磨；

精磨时用较细的研磨剂、较小的压力和较高的速度进行研磨。

2.研磨膏 （研磨剂）

由研磨粉（磨粒）和油溶性或水溶性材料混合制成的

1）.磨粒

磨粒的粒度是指磨粒颗粒的尺寸大小；分为：磨粒、磨粉、微粉和超微粉 磨粒的研磨性能与粒度、硬度和强度有关。硬度强度越高，磨粒的研磨性能

越好。 2）.研磨膏

（1）油溶性：航空汽油、煤油或机油等 （2）水溶性：水或甘油等 3）研磨分：粗磨、半精磨、精磨 3.研磨工具

研磨工具有：研磨平板、研磨尺、研磨盘、研磨捧、研磨套、研磨环等 二.船机零件的研磨 1.平面研磨修复

零件的配合面为平面的零件可用平面研磨进行修复；选择在高精度的研磨平板上沿“8”字形进行研磨

2.锥面研磨修复

如喷油器针阀偶件的研磨

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