基于机械零件磨损修复技术的研究

 机械设备在生产应用过程中难免出现磨损、刮伤、变形等原因造成设备损坏不能得到合理应用而失效，为达到设备科学应用需要对机械设备采取合理且先进的工艺对损坏部分进行修复。因此，基于对机械设备修复技术的研究及应用，有利于提高设备使用寿命，对设备恢复应用具有重要的现实意义。
    随着科学技术的快速发展，机械设备是推动现代社会发展的基础及催化剂，是当前社会革新的先进生产力。机械设备在使用过程中由于维护不当或长期运行易出现磨损现象，损伤状况多为配合间隙超标，严重处呈现局部沟槽、表面烧焦变黑等现象，导致配合失效。随着机电一体化，高速化，微电子化等科技的进一步发展与创新，使得机械设备维护与修复更加宽广，用于修复机械设备损坏的方法较多，如钳工修复方法，机械修复法，焊修法，电镀法，喷涂法，粘修法。在实际修复中可在经济允许，条件具备，尽可能满足零件尺寸及性能的情况下，合理选用修复方法及工艺。
    机械设备零件常见磨损类型
    机械设备在工作过程中，摩擦是不可避免的自然现象，磨损是摩擦的必然结果，机械设备中约有80%的零件因磨损而失效报废。磨损是一种微观和动态的过程，因机件间不断地摩擦或因介质的冲刷，其摩擦表面逐渐产生磨损，因此引起机件几何形状改变，强度降低，破坏了机械的正常工作条件，在这一过程中，零件不仅发生外形和尺寸的变化，而且会发生其他各种物理、化学和机械的变化，使机器丧失了原有的精度和功能。机械设备零件常见磨损类型主要有以下几种：
    2.1.黏着磨损
    两摩擦表面接触时，由于表面不平，发生的是点接触，在相对滑动和一定载荷作用下，在接触点发生塑性变形或剪切，使其表面膜破裂，摩擦表面温度升高，严重时表面金属会软化或熔化，此时，接触点产生黏着，然后出现黏着剪断再黏着再剪断的循环过程，形成黏着磨损。
    2.2.磨料磨损
    由于一个表面硬的凸起部分和另一表面接触，或者在两个摩擦面之间存在着硬的颗粒，或者这个颗粒嵌入两个摩擦面的一个面里，在发生相对运动后，使两个表面中某一个面的材料发生位移而造成的磨损称为磨料磨损。冶金机械的许多构件直接与灰渣、铁屑、矿石颗粒相接触，都会发生不同形式的磨料磨损。
    2.3.疲劳磨损
    摩擦表面材料微观体积受循环接触应力作用产生重复变形，导致产生裂纹和分离出微片或颗粒的磨损称为疲劳磨损。如滚动轴承的滚动体表面、齿轮轮齿节圆附近、钢轨与轮箍接触表面等，常常出现小麻点或痘斑状凹坑，就是疲劳磨损所形成。
    2.4.腐蚀磨损
    在摩擦过程中，金属同时与周围介质发生化学反应或电化学反应，使腐蚀和磨损共同作用而导致零件表面物质的损失，这种现象称为腐蚀磨损。
    2.5.微动磨损
两个接触表面由于受相对低振幅振荡运动而产生的磨损叫做微动磨损。它产生于相对静止的接合零件上，因而往往易被忽视。微动磨损的最大特点是在外界变动载荷作用下，产生振幅很小的相对运动，由此发生摩擦磨损。
    机械零件修复技术
    失效的机械零件大部分都可以修复，尤其是磨损失效的零件，可以采用堆焊、热喷涂和喷焊、电刷镀等表面技术，不仅使修复后的机械零件满足使用的技术要求，而且还能提高零件的某些性能，如耐磨性、耐腐蚀性等。对于机械设备的基础件，如气缸盖、机体等大型铸件产生裂纹，可针对性地采用粘接技术进行修复。机械零件磨损修复主要有以下几种方式：
    3.1.钳工修复
    钳工修复包括绞孔，研磨，刮研，钳工修补。绞孔是为了能提高零件的尺寸精度和减少表面粗糙度值，主要用来修复各种配合的孔. 研磨是在工件上研掉一层极薄表面层的精加工方法，可得到较高的尺寸精度和形位精度。刮研是用刮刀从工件表面刮去较高点，再用标准检具涂色检验的反复加工过程，具有切削量小，切削力小，产生热量小，夹装变形小，不受工件位置和工件大小的限制，可根据实际要求把工件表面刮成中凹或中凸等特殊形状，获得很高的精度和很小的表面粗糙度值。
    3.2.机械修复
    机械修复包括局部换修法、换位法、镶补法、金属扣合法、修理尺寸法、塑性变形法等，可利用现有的简单设备与技术，进行多种损坏形式的修复。其优点是不会产生热变形；缺点是受零件结构、强度、刚度的限制，难以加工硬度高的材料，难以保证较高精度。局部换修法是指若零件的某个部位局部损坏严重，而其他部位仍完好，如果零件结构允许，可将磨损严重的部位切除，将这部分重制新件，用机械连接、焊接或胶粘的方法固定在原来的零件上，使零件得以修复，适用于多联齿轮局部损坏或结构复杂的齿圈损坏的情况。
    3.3.焊接修复
    焊接技术用于修复零件使其恢复尺寸与形状或修复裂纹与断裂时称为补焊；用于恢复零件尺寸、形状，并赋予零件表面以某些特殊性能的熔敷金属时称为堆焊。补焊和堆焊在机械零件的修复技术方法中占有重要的地位，其突出的优点是：结合强度高，可修复磨损失效零件；可以焊补裂纹与断裂、局部损伤；可以用于校正形状。由于焊接质量高、效率高、设备成本低、便于现场抢修等特点，应用十分广泛。
    3.4.电镀修复法
    电镀是指在含有欲镀金属的盐类液中，以被镀基体金属为阴极，通过电解作用，使镀液中欲镀金属的阳离子在基体金属表面沉积，形成镀层的一种表面加工技术。电镀技术形成的金属镀层可补偿零件表面磨损和改善表面性能，提高机械零件表面的耐磨性。
    3.5.胶接修复
    修复技术是利用粘接剂对表面的物理吸附力和粘接剂固化后对表面的机械连接力等作用实现的，将两个物体牢固地粘接在一起，胶接工艺的特点是胶结力较强，可胶接各种金属或非金属材料，不会有变形。胶粘接工艺流程是：零件的清洗检查，机械处理，出油，化学处理，胶粘接调剂，胶接，固化，检查。

    随着科学技术的进步，在生产实践中机械零件的修复技术不断创新，机械零件磨损的快速修复是延长机械使用寿命的有效手段，修复后的机械零件质量和性能可以达到新零件的水平，有的甚至可以超过新零件，这将推动机械零件的检修技术更进一步发展。