張琳吝
(德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院,山東德州 253000)
摘 要:大部分機(jī)械零部件在失效后都可以得到一定的修復(fù),然而針對(duì)不同類(lèi)型的失效零部件是可以采用不同的修復(fù)方法的。比如磨損是小的零件可以采用堆焊、熱噴涂和噴焊等表面技術(shù),經(jīng)過(guò)修復(fù)的零部件不僅能滿足使用的技術(shù)要求,而且還能提高零件的耐磨性和抗腐蝕性等。這樣不僅可以大大的節(jié)約生產(chǎn)成本、提高綜合性能和使用壽命,還可以減少人力物力資源的浪費(fèi)。
關(guān)鍵詞:零件修補(bǔ);焊接;熱噴涂;噴焊
大部分機(jī)械零部件在失效后都可以得到一定的修復(fù),然而針對(duì)不同類(lèi)型的失效零部件是可以采用不同的修復(fù)方法的。比如磨損是小的零件可以采用堆焊、熱噴涂和噴焊、電鍍等表面技術(shù),經(jīng)過(guò)修復(fù)的零部件不僅能滿足使用的技術(shù)要求,而且還能提高零件的耐磨性和抗腐蝕性等。這樣不僅可以大大的節(jié)約生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率,還可以減少人力物力資源的浪費(fèi)。下面將針對(duì)不同情況失效的機(jī)械零件進(jìn)行不同的修復(fù)技術(shù)進(jìn)行一一介紹。
1 焊接修復(fù)技術(shù)
焊接技術(shù)用于修復(fù)零件使其恢復(fù)到原有的尺寸或修復(fù)裂紋與斷裂時(shí)稱為補(bǔ)焊;用于恢復(fù)零件尺寸、形狀,并賦予零件表面以某些特殊性能的熔敷金屬時(shí)稱為堆焊。補(bǔ)焊和堆焊在所有的機(jī)械零件修復(fù)方法中占有重要的地位。其突出優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)合強(qiáng)度高、修復(fù)質(zhì)量好、修復(fù)效率高、設(shè)備成本低、便于現(xiàn)場(chǎng)搶修等特點(diǎn),應(yīng)用的非常廣泛。
1.1補(bǔ)焊
所謂補(bǔ)焊即為修補(bǔ)工件為鑄件、鍛件、機(jī)加工件或焊接結(jié)構(gòu)件而進(jìn)行的焊接。由于機(jī)械零部件多為承載件,除對(duì)其材料有物理性能和化學(xué)成分要求外,還要考慮材料的焊接性,以及焊接后的加工要求。
1.1.1鋼制零件的補(bǔ)焊
1)低碳鋼零件的補(bǔ)焊,由于低碳鋼的可焊性好,補(bǔ)焊時(shí)一般不需要采取特殊的工藝措施。只有在特殊情況下,零件剛度很大或低溫補(bǔ)焊時(shí)有出現(xiàn)裂紋的可能,這時(shí)要注意選擇抗裂性能好的優(yōu)質(zhì)焊條,同時(shí)采用合理的焊接工藝以減少焊接時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)力;
2)中、高碳鋼零件,由于鋼中含碳量的增高,焊接接頭容易產(chǎn)生焊縫內(nèi)的熱裂紋、熱影響區(qū)內(nèi)由于冷卻速度快而產(chǎn)生的低速性淬硬組織引起的冷裂紋等,在補(bǔ)焊過(guò)程中可采取焊前預(yù)熱、選用多層焊、焊后熱處理等。
1.1.2鑄鐵件的補(bǔ)焊
鑄鐵零件在機(jī)械零件設(shè)備中占有比較大的比例,而且多數(shù)鑄鐵零件在機(jī)械中都是重要的基礎(chǔ)件。由于他們體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造周期長(zhǎng)、有較高的精度要求,而且不作為備件要求,所以一旦損壞很難更換,只有通過(guò)修復(fù)后才能正常使用。然而焊接是鑄鐵件修復(fù)的主要方法之一。
1)氣焊,氣焊可分為熱焊法和冷焊法兩種。熱焊法即焊前預(yù)熱至60℃左右,在40℃以上施焊,焊接后在650℃一700℃保溫緩冷,采用鑄鐵填充料,鑄件內(nèi)應(yīng)力小,不容易裂,可以繼續(xù)加工;冷焊法也叫不預(yù)熱氣焊法。焊接前不預(yù)熱,只用焊炬烘烤坡口周?chē)蚣訜釡p應(yīng)區(qū),焊接后緩冷,采用鑄鐵填充料,焊接后不容易裂,可以繼續(xù)加工,但是如果減應(yīng)區(qū)選擇不當(dāng)時(shí),則有開(kāi)裂危險(xiǎn);
2)電弧焊,可分為熱焊法、半熱焊法、冷焊法三種。其中熱焊法采用鑄鐵芯焊條,溫度控制與氣焊熱焊法相同,焊接后不容易裂,可繼續(xù)加工;而半熱焊法采用鋼芯石墨型焊條,預(yù)熱至40℃左右,焊接后緩冷,強(qiáng)度與母材相近,但加工性能不穩(wěn)定;冷焊法則采用非鑄鐵組織的焊條,焊前不預(yù)熱,要嚴(yán)格執(zhí)行冷汗工藝要點(diǎn),焊接后性能因焊條而異;
3)釬焊,用氣焊火焰加熱,銅合金做釬料,母材不熔化,焊接后不容易裂,加工性能好,焊接后強(qiáng)度因釬料而異。
1.2堆焊
堆焊是焊接技術(shù)的一個(gè)重要組成方面。堆焊修復(fù)的目的在于在零件表面堆敷金屬,使其滿足零件的尺寸和精度要求,并滿足零件表面的耐磨、耐熱、耐腐蝕等要求。此方法既可以用來(lái)制造新零件,也可以用于修復(fù)舊零件,如各種軸類(lèi)、軸承類(lèi)、軋輥類(lèi)零件等,并且在汽車(chē)、工程機(jī)械、冶金、石油化工等行業(yè)也應(yīng)用廣泛。
1)氧一乙炔焰堆焊,其特點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單,成本低,操作簡(jiǎn)單且勞動(dòng)強(qiáng)度大?;鹧鏈囟容^低,稀釋率較小,單層堆焊厚度可小于1.0mm,堆焊層表面光滑。常用合金鑄鐵及鎳基、銅基的實(shí)心焊絲。堆焊時(shí)可采用熔劑,熔深越淺越好。盡量采用小號(hào)焊炬和焊嘴;
2)電弧堆焊,其特點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單,機(jī)動(dòng)靈活、成本低,能堆焊幾乎所有實(shí)芯和藥芯焊條,目前仍是一種主要堆焊方法。常用于小型或復(fù)雜形狀零件的全位置堆焊修復(fù)和現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)。在修復(fù)過(guò)程中Z好采用小電流、快速焊、窄道焊、擺動(dòng)小以防止產(chǎn)生裂紋。大件焊接前應(yīng)該預(yù)熱,焊接后緩冷;
3)埋弧自動(dòng)堆焊,可分為單絲埋弧堆焊、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,堆焊層平整、質(zhì)量穩(wěn)定、熔敷率高、勞動(dòng)條件好。但稀釋率較大,生產(chǎn)率不夠理想:雙絲埋弧堆焊的特點(diǎn)是雙絲、三絲及多絲并列接在電源的一個(gè)極上,同時(shí)向堆焊區(qū)送進(jìn),各焊絲交替堆焊,熔敷率大大增加,稀釋率下降10%一15%;帶極埋弧堆焊熔深度比較淺、熔敷率較高,Z主要的是熔焊層外形美觀。
4)等離子弧堆焊,特點(diǎn)是稀釋率低、熔敷率高、堆焊零件變形小、外形美觀,容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。
1.3硬聚氯乙烯塑料的焊接
硬聚氯乙烯塑料具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性,可用來(lái)制造化學(xué)工業(yè)裝備,如各種容器、通風(fēng)裝置和管道等。在新裝備制造和舊裝備檢修時(shí)都會(huì)遇到硬聚氯乙烯塑料的焊接問(wèn)題。它與金屬焊接相比有本質(zhì)的區(qū)別,它是利用熱空氣加熱焊接區(qū),使母材和焊條受軟化,然后在一定壓力下粘合而成,其接頭具有滿意的力學(xué)性能和良好的氣密性。
2 熱噴涂和噴焊技術(shù)
熱噴涂和噴焊技術(shù)不僅能夠恢復(fù)機(jī)械零件磨損的尺寸,而且選用合適的噴涂材料,還能夠改善和提高包括耐磨性和耐腐蝕性等在內(nèi)的零件表面的性能,在零件修復(fù)技術(shù)中同樣占有重要地位。
1)熱噴涂,是利用氧一乙炔火焰或電弧等熱源將噴涂材料加熱到熔融狀態(tài),在氧一乙炔火焰、或者壓縮空氣等高速氣流推動(dòng)下,噴涂材料被霧化并被加速噴射到制備好的工件表面上。噴射來(lái)的顆粒與零件表面形成機(jī)械咬合,繼而形成噴涂層。噴涂材料可以是金屬、非金屬以及復(fù)合材料,被噴涂工件也可以是金屬和非金屬材料。特點(diǎn)是工藝靈活、噴涂層減磨性能良好、工件受熱變形小、生產(chǎn)效率高等;
2)噴焊,是指對(duì)經(jīng)預(yù)熱的自熔性合金粉末噴涂層再加熱,使噴涂層顆粒熔化(約10℃一130℃),造渣上浮到涂層表面,生成的硼化物和硅化物彌散在涂層中以達(dá)到基體表面潤(rùn)滑粘結(jié)良好,Z終金屬結(jié)晶組織與基體形成約0.05mm一0.1mm的冶金結(jié)晶層。它的耐磨、耐腐蝕、抗沖擊性能都較好。適用無(wú)需特殊處理就可以噴焊的材料。這類(lèi)材料有一般的碳素結(jié)構(gòu)鋼,錳、鉬、釩總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于3%的結(jié)構(gòu)鋼,灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵和珠墨鑄鐵、純鐵等。以及需預(yù)熱250℃一375℃,噴焊后要緩冷的材料、噴焊后需等溫退火的材料。與噴涂層相比,噴焊層組織致密、耐磨、耐腐蝕,與基體結(jié)合強(qiáng)度高,可承受沖擊載荷。例如混砂機(jī)葉片、破碎機(jī)齒板、挖掘機(jī)鏟斗等。
各種零件修復(fù)技術(shù)特點(diǎn)各異,所需成本和所得性能也不盡相同。實(shí)際生產(chǎn)中,針對(duì)待處理自身的特點(diǎn),結(jié)合其工作條件和使用要求,選擇經(jīng)濟(jì)、有效的零件修復(fù)技術(shù)方法進(jìn)行表面處理或損壞進(jìn)行修復(fù),可以成倍地延長(zhǎng)零件使用壽命,同時(shí)還能改善產(chǎn)品質(zhì)量,降低產(chǎn)品成本,提高生產(chǎn)效率,可謂一舉多得。因此應(yīng)加強(qiáng)推廣使用零件修復(fù)技術(shù)。
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來(lái)源:《科技傳播》2013年15期