机电设备故障诊断与维修技术Word格式文档下载.docx

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随着状态检测技术的发展，在设备状态检测基础上进行的维修称为按状态维修。

按设备状态进行维修的方式已经被公认为是一种新的、高效的维修方式。

六、其他维修方式：

1、定期有计划检查的修理

2、年检：

年检也叫年度整套装置停产检修。

这是国内为流程工艺普遍采用的方式。

随着状态检测技术的应用，年检内容可以更有针对性，以降低维修费用、缩短检修工期。

第二节机械零件修复技术概述

一、机械零件修复要考虑的问题

1、修复费用应明显低于制造新件的成本。

一般低成本易耗件不值得修复。

对引进设备的零件，如无备件，有时会不计成本采用修复的办法来解决。

2、修复件能否达到原件的尺寸精度、粗糙度、硬度、强度、刚度等技术要求或能否满足使用要求。

3、修复件的寿命至少能维持生产中允许的一个修理间隔期，即属于中、小修范围的零件，修理后要能维持一个中、小修间隔期，属于大修范围的零件，修理后要能维持一个大修间隔期。

二、选择修复技术应考虑的因素

1、常用修复工艺对常用材料的适应性

序号

维修工艺

低碳钢

中碳钢

高碳钢

合金钢

不锈钢

灰铸铁

铜合金

铝

1

镀铬

+

-

2

低温镀铁

3

气焊

4

手工电弧堆焊

5

埋弧堆焊

6

振动堆焊

7

钎焊

8

金属喷涂

9

粘接

10

塑性变形

11

金属扣合

2、修复工艺能达到的修补层厚度

各种零件由于磨损程度不同，要求的修复层厚度也不同。

各种修复工艺能达到的修复层厚度不同。

镀铬：

0.1~0.3mm

镀铁：

0.1~5mm

喷涂：

0.2~3mm

喷焊：

0.5~5mm

振动堆焊：

1~2.5mm

埋弧堆焊：

不限

3、考虑零件结构

对零件的损坏部位进行修复时，要综合分析零件的整体结构，特别是损坏部位及临近部位的结构。

例如：

将轴上螺纹加工成直径小一级的螺纹时，螺母旋入时是否会受到轴的尺寸的限制，用镶套法修理孔时，孔壁厚度及临近孔的距离是否对该孔有影响等。

4、修复工艺对零件精度的影响

对精度要求高的零件，修复时要考虑所选工艺对零件的变形情况的影响。

5、修复的经济性

不同的修复工艺，其修复成本、修复周期、修复后的使用周期、使用性能是不同的，选择时还要从经济的角度考虑。

三、机械零件修理工艺规程的拟定：

1、修复表面时，不仅要考虑怎样修，还要注意保护不修理表面的精度和材料的力

学性能不受影响。

2、注意有些修复技术会引起零件的变形

3、零件修理加工时需预先修复定位基准或给出新的定位基准

4、注意安排提高疲劳强度的工艺措施和采取必要的探索检验等手段

5、修复高速运动的机械零件，应考虑安排平衡工序。

四、主要修复工艺

机械修复法：

修理尺寸法、镶装零件法、金属扣合法、塑性变形法

焊接法：

焊补法、堆焊法、钎焊法

喷涂法：

火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂

电镀法：

镀铬、低温镀铁

粘接法：

粘接剂粘接、热熔粘接、溶剂粘接

第三节机械修复技术

一、定义：

利用机械加工的方法将零件的磨损部位再次加工，或利用机械连接如螺纹连

接、键、铆、过盈联接等使磨损、断裂的零件得以修复的方法。

二、特点：

只需要普通的机械加工设备，不会产生热变形，适合各种损坏形式，但受到零

件结构强度、刚度的限制，被修件硬度高时难于加工。

三、主要修复方法：

1、修理尺寸法

2、镶装零件法

3、局部换修法

4、塑性变形法

5、金属扣合法

四、修理尺寸法

对某些配合尺寸，因为磨损等原因使配合性质发生了变化，导致零件失效，可

采用切削加工或其它方法，恢复主要零件磨损部分的形状精度、位置精度、表面粗

糙度和其它技术要求，而与此相配合的另一个较简单的零件则按相应的尺寸和原有

的配合性质制作新件或进行修复。

这个重新加工得到的尺寸称为修理尺寸。

1、特点

因为是在原来的零件上进行机械加工，因此经济性好，质量稳定。

但它降低了

零件的强度和刚度，而且还需要更换或修复相配件，使零件的互换性复杂化。

2、应用范围

主要用来修复结构较复杂的零件，而与之相配合的另一个零件一般较简单，如

轴颈、传动螺纹、键槽、滑动导轨等。

3、修理时的注意事项

（1）修理后的强度、刚度、表面硬度和抗腐蚀性等性能仍应符合要求。

（2）修理后要保证和原配合件之间的配合性质。

（3）由于加工表面的性能已经确定，所以要选择合适的加工方法。

（4）为了尽量得到修理后零件的互换性，便于组织备件的生产和供应，尽量使

修理尺寸标准化。

（5）对于有些零件，可将相互配合的两个零件都进行机械加工，然后用镶套的

方法达到原来的配合要求。

五、镶装零件法

零件局部磨损后，在结构和强度允许的情况下，增加一个零件来补偿由于磨损或修复而去掉的部分，恢复原来的尺寸和精度。

六、局部修换法

局部修换法是对零件的磨损或损伤部位采用局部修理、调整换位或部分更换等方法恢复零件使用能力的一种方法。

七、塑性变形法

利用金属材料的塑性变形性能，使零件在一定的外力作用下将不工作部位的部分材料转移到零件的磨损部位，恢复零件的形状和尺寸。

这种方法不仅改变零件的外形，也改变材料的机械性能和组织结构。

对于未经热处理的低碳钢零件或有色金属零件进行塑性变形修复时，可不加热；

对于中高碳钢零件或合金钢零件进行塑性变形修复时，要进行加热；

对于淬火零件进行塑性变形修复时，要经高温回火或退火。

1.墩粗法

利用压力机或手锤对零件施加压力，增加零件的外径，补偿零件外径的磨损部分。

主要用来修复有色金属套筒和柱型零件。

对必须要保持内外径尺寸的零件，可使用墩粗法补偿其中一项磨损量后，再用别的修复方法来恢复另一项尺寸。

如果对批量零件修复或零件有具体的形状要求可制作简易模具，以保证尺寸要求。

2、挤压法

利用压力将零件不需严格控制尺寸部分的材料挤压到受损的部分，主要用来修复筒形零件的内径。

一般利用模具挤压零件的外径来缩小零件的内径，再进行加工恢复原来的尺寸。

使用的设备一般用压力机，也可以用手锤。

3、扩张法

扩张法和挤压法相似，不同的是修复时挤压零件的内径，扩大外形尺寸，补偿磨损部分。

主要用来修复外径磨损的套筒形零件。

4.热较直法

利用火焰对轴类零件弯曲变形的最高点部位加热膨胀，使零件的两端进一步向下弯曲，冷却时，加热区产生较大的缩应力，使零件两端向上翘，超过加热时的弯曲度，超过部分就是热较直部分。

热较直法常用来修复大型轴类零件的弯曲变形。

加热常用氧—乙炔火焰，自然冷却。

当弯曲量较大时，可分数次加热校直，不可一次加热过多，以免烧伤工件表面。

关键是弯曲的位置和方向要找正确，加热的火焰要和弯曲的方向一致，否则会出现扭曲或更多的弯曲。

八、金属扣合法

利用金属材料制成的特殊联接件以机械方式将有裂纹或断裂的机件重新牢固地联接成一体。

特点是：

常温下操作，没有热变形，避免了应力集中，设备简单，操作方便。

主要用来修复大型铸件的裂纹或断裂的部位，但对于<

8mm的薄壁铸件不宜采用。

1、强固扣合法

适用于修复壁厚为8~40mm的具有一般强度要求的薄壁机件。

其工艺过程是：

先用钻或铣的方法在垂直于机件的裂纹或断裂面上，加工出一定形状和尺寸的波形槽，再将形状和波形槽相吻合的波形键镶入槽中，铆击波形键，使波形键产生塑性变形充满波形槽，波形键的凸缘和波形槽相互扣合，将机件牢固地联接在一起。

（1）波形键

波形键的凸缘个数、每一个断裂部位安装的波形键数和波形槽的间距要根据机件的受力大小和壁厚来确定。

一般波形键的凸缘个数为5、7、9个。

材料常用1Cr18Ni9或1Cr18Ni9Ti合金钢。

高温工作的波形键，常用Ni36或Ni42制造。

（2）波形槽

波形槽的深度T可根据机件壁厚H来确定，一般取T=（0.7~0.8）H，并应大于波形键厚度，其它尺寸与波形键相同，留0.1~0.2mm的间隙。

为改善机件的受力状况，波形槽通常布置成一前一后或一长一短的形式，波形槽间的距离w可根据波形键宽b的5~6倍来确定。

（3）扣合与铆击

将波形键镶入槽中，先铆击波形槽两端的凸缘，再向中间轮换对称铆击，最后铆裂纹上的凸缘。

凸缘部分铆紧后，再铆凸缘的连接部分，使波形键充满槽腔。

一般每层波形键铆低0.5mm左右。

2、强密扣合法

如果机件有密封要求，如需承受高压的气缸、高压容器等防渗漏的零件，应采用强密扣合法。

它是在强固扣合法的基础上，在两波形键之间的裂纹或断裂面的结合线上，加工一系列的缀缝栓孔，并且使后钻的栓孔切入以装好的波形键和缀缝栓，形成一条密封的“金属纽带”，防止流体受压渗漏。

3、优级扣合法

主要用以修复在工作过程中要求承受高载荷的厚壁机件，如水压机横梁、轧钢机主架、辊筒等。

如果单采用波形键扣合，不能保证修复质量，因此必须在垂直于裂纹或折断面上镶入钢制加强件，使载荷远离裂纹或折断处，分布到更广的领域。

4、热扣合法

将扣合件加热后放入机件损坏处已加工好的与扣合件相同的凹槽中，扣合件冷却后收缩，将开裂的机件扣合锁紧。

第四节焊接修复法

两种或两种以上材质（同种或异种）,通过加热或加压或二者并用,来达到原子之间的结合而形成永久性连接的工艺过程叫焊接。

实质：

将裂纹、断裂等受损的零件进行修补将耐磨、耐蚀的焊层堆焊在失效零件表面。

作用：

这种方法对大部分金属零件因为磨损、断裂、裂纹、凹坑等引起的损坏都能修复。

二、优缺点：

优点：

结合强度高，焊接设备简单、工艺成熟，不受零件尺寸的限制，成本低、效率高、灵活性大。

缺点：

由于焊接温度高，易引起金相组织的变化并产生应力及变形，不易修复精度较高、细长及较薄的零件，并且容易产生气孔、夹渣、裂纹等缺陷。

三、焊接方法：

焊接技术主要应用在金属母材上，常用的有电弧焊，氩弧焊，CO2保护焊，氧气-乙炔焊，激光焊接，电渣压力焊等多种，塑料等非金属材料亦可进行焊接。

四、发展方向：

未来的焊接工艺，一方面要研制新的焊接方法、焊接设备和焊接材料，以进一步提高焊接质量和安全可靠性，如改进现有电弧、等离子弧、电子束、激光等焊接能源；

运用电子技术和控制技术，改善电弧的工艺性能，研制可靠轻巧的电弧跟踪方法。

另一方面要提高焊接机械化和自动化水平，如焊机实现程序控制、数字控制；

研制从准备工序、焊接到质量监控全部过程自动化的专用焊机；

在自动焊接生产线上，推广、扩大数控的焊接机械手和焊接机器人，可以提高焊接生产水平，改善焊接卫生安全条件。

气焊

利用可燃气体与助燃气体混合燃烧生成的火焰为热源，熔化焊件和焊接材料使之达到原子间结合的一种焊接方法。

助燃气体主要为氧气，可燃气体主要采用乙炔、液化石油气等。

二、氧—乙炔气焊设备主要包括：

氧气瓶、乙炔瓶（如采用乙炔作为可燃气体）、减压器、焊枪、胶管等。

由于所用储存气体的气瓶为压力容器、气体为易燃易爆气体，所以该方法是所有焊接方法中危险性最高的之一。

三、优缺点：

1.设备简单、使用灵活；

2.对铸铁及某些有色金属的焊接有较好的适应性；

3.在电力供应不足的地方需要焊接时，气焊可以发挥更大的作用。

1.生产效率较低；

2.焊接后工件变形和热影响区较大；

3.较难实现自动化。

四、适用范围：

火焰温度一般在2700℃～3300℃之间，满足不同工件材料的焊接要求。

它几乎适合焊接所有的金属材料，特别适合焊接厚度小于6毫米的薄件，对于铝、铝合金、铜、铜合金，其工件厚度可以厚一些。

（冰箱氟利昂管道的修理）

焊条电弧焊

焊条电弧焊是用手工操纵焊条，利用焊条和焊件间产生的电弧将焊条和焊件局部加热熔化进行焊接的电弧焊方法。

也常称手工电焊，它是目前应用最广的一种焊接方式。

1.设备简单维护方便

2.操作灵活在空间任意位置的焊缝，凡焊条能够达到的地方都能进行焊接。

3.应用范围广

1.对焊工要求高

2.劳动条件差

3.生产效率低

三、设备：

焊条电弧焊所用的设备是电弧焊机，它结构简单，主要包括弧焊电源和焊钳两部分。

四、设备的使用技巧：

1）检查接线是否正确，设备外壳必须接地，遇到焊工触电时，应先断电源再进行抢救。

2）推拉电源开关应戴好干燥手套，禁止面对开关，以免发生电弧火花而灼伤面部。

3）焊接电缆不准放在焊机附近或炙热的金属焊缝上，也要避免碰撞和磨损。

4）停止工作时应及时断电，户外工作时要遮盖好设备。

五、适用场合：

焊接多种金属材料及各种结构形状，能在各种位置进行焊接，操作方便。

六、焊条选择：

焊条牌号：

根据工件的材料性能、工作条件、结构特点来选择，焊条直径一般根据焊件厚度的不同而不同，焊接电流和焊条直径有关系。

焊接时，每层焊缝的厚度一般不大于4～5毫米，焊件厚度较大时，可采用多层焊。

堆焊

用焊接的手段在零件上堆敷一层或几层希望性能的材料。

可以恢复零件的尺寸，并可以通过堆焊材料改善零件的性能。

和整个机件相比，堆焊层是很薄的一层，主要要求堆焊层具有较高的表面耐磨性，堆焊材料往往与基体材料不同。

因此，材料性能的差异可能会影响其焊接性。

1、手工电弧堆焊设备简单、灵活、本低，对于不规则零件和可达性差的零件尤其适用。

生产率低，不易获得薄而均匀的堆焊层。

2、动堆焊生产率高10倍左右，适合修补面积较大、形状不复杂的工件。

钎焊

采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将放置钎料的待焊件加热到高于钎料熔点而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称为钎焊。

二、分类：

1、硬钎焊和软钎焊

硬钎焊：

用熔点高于450°

C的钎料进行的钎焊常称为硬钎焊，如铜焊、银焊等。

软钎焊：

用熔点低于450°

C的钎料进行的钎焊常称为软钎焊，如锡焊、铅焊等。

三、钎焊的特点

（1）加热温度较低，焊件的组织和力学性能变化小。

（2）熔化的钎料在毛细作用下，填满被连接金属的间隙，焊缝气密性较好。

（3）焊件变形小，接头光滑平整。

（4）可以连接异种材料。

（5）焊缝强度低。

四、钎焊方法

（1）烙铁钎焊

用电铬铁加热钎料和待焊部位，适用于温度低于300°

C的软钎焊，如锡铅或铅基钎料，钎焊薄、小零件时需要熔剂。

电铬铁的功率要根据钎料、工件材料、工件形状和大小来确定。

（2）火焰钎焊

用火焰加热钎料和待焊部位，适合温度高于300°

C的硬钎焊，特别是受焊件形状、尺寸及设备限制不能用其他方法钎焊的焊件，常用钎料有铜锌、铜磷、银基、铝基及锌铝钎料，可焊钢、不锈钢、硬质合金、铸铁、铜、银、铝等及其合金。

五、钎焊的应用范围

由于钎焊焊缝强度低，钎焊一般适用于强度要求不高的零件的裂纹和断裂的修复，并要设计和选择合理的接头形式来增加强度。

钎焊最适用于低速运动部件的研伤、划伤等局部缺陷的补修。

第四节电镀修复技术

一、背景：

无论机械设备设计、制造得多么完善，其在运行或停机过程中都不可避免地由于磨损、疲劳、断裂、变形、腐蚀、老化等原因导致输出性能的劣化或出现故障。

为了充分利用设备的价值，维护、保养和适时维修是必不可少的。

针对设备损坏的方式和使用要求不同，人们采用了各种各样的维修方法。

二、工作原理：

电镀是利用电解法使金属沉积在零件表面上形成金属镀层的方法。

电镀修复法不但可以修复零件磨损后的尺寸，而且可以改善零件的表面质量，特别是提高耐磨性和耐腐蚀性。

如右图所示被镀金属作为电源的负极

三、优点：

电镀修复技术是一种在低温条件下恢复零部件尺寸的常用修复技术，与焊修技术相比，不会出现因局部高温而带来的种种问题，而且电镀层与基体结合牢度接近焊修技术。

电镀修复技术是利用电解的原理将镀液中的金属离子还原成金属原子并沉积在金属表面形成具有较高结合力和一定厚度的修复层。

四、分类：

1、镀硬铬2、低温镀铁

五、镀铬修复技术：

镀铬是一种十分古老的工艺。

镀铬层的厚度通常控制在０.２~０.３毫米为宜。

（1）镀铬的性能和应用：

①镀铬层的硬度。

②镀铬层与基体结合强度高

③镀铬层有较低的摩擦系数，因此与镀铬层配合的摩擦副有较长的使用寿命

④具有较高的化学稳定性，抗腐蚀性强，能长期保持其光泽。

镀铬层的主要缺点是性脆，受冲击易破裂，只能承受分布均匀的载荷。

（2）镀铬的适用范围

镀铬层可以用来修复零件尺寸。

强化零件表面。

（3）镀铬工艺

①镀前表面处理：

镀前加工、绝缘处理、镀前清洗

②电镀

③镀后检查和处理检查镀层质量、热处理、磨削加工

（4）缺点：

①镀铬层的油附性不好，润滑油很难在完整、光滑的铬层上形成油膜，当润滑不良时，局部易出现干摩擦现象。

②难以电镀出既有较高硬度、又有较大厚度的铬层，当修复厚度超差较大的工件时，常常出现质量问题。

③镀铬时采用的原料（铬酐）有毒性，对人体有害，对环境有污染。

④镀铬时电流效率低、沉积速度慢。

镀液分散能力、深镀能力差常常出现漏镀现象。

高电流密度区镀层粗糙、甚至产生毛刺。

六、低温镀铁修复工艺

在50℃以下至室温的电解液中镀铁的工艺称为低温镀铁，这是近几年发展起来的一项电镀新工艺。

1、低温镀铁的特点

①低温镀铁层的硬度高，并且可以控制其硬度（30~60HRC）。

②沉积速度快（一般每小时0.6～1mm）镀层厚度可达2mm。

工艺配方简单，投资小，成本低，污染轻。

2、缺点：

①镀铁液中的二价铁离子（Fe2+）容易氧化成三价铁离子（Fe3+），镀液稳定性差，需要搞好日常维护

②镀液中含有浓度较高的盐酸，有废水、废气需要处理。

③适合批量生产，不适合单件维修。

④镀铁后，工件的疲劳寿命有所下降。

3、低温镀铁的适用范围

适用于修复在有润滑的一般机械磨损的情况下工作的动配合副的磨损表面，以及静配合副的磨损表面。

修复补救零件加工时引起的尺寸超差。

不适宜修复在高温腐蚀环境、承受较大冲击载荷或干摩擦的条件下工作的零件。

4、用低温镀铁方法修复轴类零件的工艺：

磨（整体磨光）→镀前处理（包扎、去油、阳极刻蚀等）→低温镀铁→中和→浸油→机械修磨（磨削加工至符合尺寸及光洁度要求）

七、电刷镀

刷镀是电镀的一种特殊方式，是在槽镀电镀的基础上发展起来的，它不用镀槽，只需要在不断供给电解液的条件下，用镀笔在工件表面上进行擦拭，得到需要的电镀层。

1、工作原理

电源负极接工件，正极和刷镀笔相接，镀笔端部的不溶性石墨电极用脱脂棉包住上，镀液浇注在脱脂棉上，镀液中的金属正离子在电场作用下，在工件（阴极）表面获得电子沉积在工件表面，可得到厚度为0.01mm甚至0.5mm以上的镀层。

2、电刷镀的特点

设备简单，操作方便，工艺灵活，不受工件形状和大小的限制，可对零件局部进行刷镀。

镀层的结合强度比槽镀高，并可根据工件的耐磨、耐热、耐腐蚀要求，选择合适的沉积金属溶液。

适应刷镀的工件材料范围广，基本上所有的金属材料都适合，并且可刷镀的金属也多，一套设备可刷镀金、银、铜、铁、锡、镍、钨、铟等多种金属。

沉积速度快，比槽镀快5倍以上。

镀层厚度可以得到控制。

因工件与镀笔之间有相对运动，一般需要人来操作，不适合自动化生产。

3、刷镀修复的应用范围修复零件的磨损表面，恢复其尺寸和几何形状，例如主轴、曲轴、油缸、轴瓦、花键、键槽等各种配合面磨损后，可进行表面刷镀恢复尺寸。

填补零件表面的局部损伤，如机床导轨、油缸等零件的划伤、凹坑、腐蚀等缺陷，可用刷镀修补。

改善零件表面的性能，如可将零件的局部表面刷镀镍、铜、锌、镉、钨、金、银等防腐层、耐腐层，提高表面性能。

八、应用实例：

电镀法修复局部压坑的一般工艺流程是：

焊修法填坑→机械修磨（整体磨光）→低温镀铁→机械修磨（整体磨光）→镀铬照面→机械修磨（磨削加工至符合尺寸及光洁度要求）电镀修复法的适合在专业化的电镀厂进行批量加工，不适合单件、异型件以及野外现场修复。

第五节热喷涂和喷焊修复法

一、热喷涂修复技术

1、定义：

热喷涂技术是利用热源将喷涂材料加热至溶化或半溶化状态，并以一定的速度喷射沉积到经过预处理的基体表面形成与工件基体牢固结合的涂层的方法。

2、原理：

在普通材料的表面上，制造一个特殊的工作表面，使其达到：

防腐、耐磨、减摩、抗高温、抗氧化、隔热、绝缘、导电、防微波辐射等多种功能。

热喷涂技术是表面过程技术的重要组成部分之一，约占表面工程技术的三分之一。

3、应用实例

4、分类：

按照加热喷涂材料的热源种类来分的，可分为：

①火焰类：

包括火焰喷涂、爆炸喷涂、超音速喷涂；

②电弧类：

包括电弧喷涂和等离子喷涂；

③电热法：

包括电爆喷涂、感应加热喷涂和电容放电喷涂；

④激光类：

激光喷涂。

5、热喷涂修复技术的优点：

①设备轻便，可现场施工。

②工艺灵活、操作程序少。

可快捷修复，减少加工时间。

③适应性强，一般不受工件尺寸大小及场地所限。

④涂层厚度可以控制。

⑤除喷焊外，对基材加热温度较低，工件变形小，金相组织及性能变化也较小。

⑥适用各种基体材料的零部件、