機電設備故障診斷與維修（高職）全套教學課件

機電設備故障診斷與維修全套可編輯PPT課件緒論機電設備故障診斷技術(shù)機械零件修復技術(shù)通用零件的故障診斷與維修液壓系統(tǒng)的故障診斷與維修數(shù)控機床的故障診斷與維修緒論1．機電設備故障的原因與類型一、機電設備故障的基本理論如斷裂、開裂、點蝕、燒蝕、變形、拉傷、龜裂、壓痕等。①損壞型故障如老化、變質(zhì)、剝落、異常磨損等。②退化型故障如松動、脫落等。③松脫型故障如壓力過高或過低、行程失調(diào)、間隙過大或過小、干涉等。④失調(diào)型故障如堵塞、漏水、漏氣、滲油等。⑤堵塞與滲漏型故障如功能失效、性能衰退、過熱等。⑥性能衰退或功能失效型故障2．機電設備的維修方式與類別1）機電設備的維修方式事后維修：指機電設備發(fā)生故障之后所進行的修理。又稱故障維修、損壞維修或非計劃性維修。預防維修：指在機電設備發(fā)生故障之前進行的維修。又稱計劃預修。預防維修又可分為定期維修和狀態(tài)監(jiān)測維修兩種。可靠性維修：指以可靠性為中心的維修。這種維修以可靠性理論為基礎，通過分析和試驗，科學地制訂出維修內(nèi)容、方法和使用期限，以最低維修費用來保持和恢復設備的固有可靠性。改善性維修：指為防止故障重復出現(xiàn)而對機電設備的技術(shù)性能加以改進的一種維修。無維修設計：指針對機電設備維修過程中經(jīng)常遇到的故障，在新設備的設計中采取了改進措施以加以解決，盡可能降低維修工作量，甚至不需要維修。2）機電設備的維修類別小修：是指根據(jù)機電設備日常檢查或其他狀態(tài)檢查中所發(fā)現(xiàn)的設備缺陷或劣化征兆，在故障發(fā)生之前及時進行排除的修理，屬于預防修理范圍，工作量較小。小修又稱日常維修。項修：即項目修理，又稱為針對性修理。項修是為了使設備處于良好的技術(shù)狀態(tài)，對設備精度、性能、效率達不到工藝要求的某些項目或部件，按需要所進行的具有針對性的局部修理。大修：是指以全面恢復設備工作精度、性能為目標的一種計劃修理。3．機電設備故障的特點層次性多樣性相關性不確定性延時性維修性提高維修性的方法：

簡化機電設備結(jié)構(gòu)提高維修的可操作性保證維修操作安全零部件采用無維修設計零部件和連接件易拆裝二、失效形式及產(chǎn)生機理——在機電設備的使用過程中，各種零部件都應具有一定的功能，如傳遞運動、力或能量，實現(xiàn)規(guī)定的動作，保持一定的幾何形狀等?！敊C械零件在載荷（包括機械載荷、熱載荷、腐蝕及綜合載荷等）作用下，喪失最初規(guī)定的功能，無法繼續(xù)工作時，即稱為失效?！敊C電設備的關鍵零件失效時，便意味著機電設備處于故障狀態(tài)。一般機械零件的失效形式（按失效件的外部形態(tài)特征分類）如圖0-1所示。磨損腐蝕變形斷裂(a)磨損（b）腐蝕（c)變形（d)斷裂在生產(chǎn)作業(yè)中：最主要的失效形式是零件工作表面的磨損失效；最危險的失效形式是瞬間出現(xiàn)裂紋和破斷，它們統(tǒng)稱為斷裂。圖0-1機械零件的失效形式1．磨損零件的摩擦表面上出現(xiàn)材料耗損的現(xiàn)象稱為零件的磨損，磨損可以是材料組織結(jié)構(gòu)的損壞，也可以是尺寸、形狀及表面粗糙度的變化。1）磨損的過程磨合階段穩(wěn)定磨損階段劇烈磨損階段圖0-2零件的磨損過程（1）磨合階段磨合階段發(fā)生在機電設備使用初期。該階段磨損特征：短時間內(nèi)磨損量增長較快。表面粗糙、潤滑不良或載荷較大，都會加速磨損。磨合階段結(jié)束后，應清除機電設備摩擦副中的磨屑，更換潤滑油，這樣才能使其滿負荷正常使用。（2）穩(wěn)定磨損階段（3）劇烈磨損階段穩(wěn)定磨損階段的磨損量隨著時間的延長而均勻、緩慢地增長，屬于自然磨損。在磨損量達到極限之前的這一段時間是零件的磨損壽命，與摩擦表面的工作條件、技術(shù)維護的好壞有關。劇烈磨損階段的特征是當零件表面磨損量超過極限值后，若繼續(xù)摩擦，其磨損強度急劇增加，最終機電設備會出現(xiàn)故障或事故。因此，當零件表面的磨損量達到極限值時，就應停止使用，并采取調(diào)整、維修或更換等措施，防止機電設備故障與事故的發(fā)生。減少黏著磨損的措施:適當潤滑選擇互溶性小的材料配對金屬與非金屬配對進行適當?shù)谋砻嫣幚?）磨損的類型黏著磨損疲勞磨損腐蝕磨損磨料磨損微動磨損（1）黏著磨損當構(gòu)成摩擦副的兩個摩擦表面相互接觸并發(fā)生相對的運動時，由于黏著作用，接觸表面的材料從一個表面轉(zhuǎn)移到另一個表面所引起的磨損稱為黏著磨損。圖0-3黏著磨損的產(chǎn)生機理（2）

疲勞磨損摩擦表面材料微觀體積受循環(huán)接觸應力作用產(chǎn)生重復變形，導致產(chǎn)生裂紋和分離出微片或顆粒的磨損稱為疲勞磨損。疲勞磨損的過程便是裂紋產(chǎn)生和擴展的破壞過程。減少疲勞磨損的措施:適當潤滑進行適當?shù)谋砻嫣幚硖岣弑砻婕庸べ|(zhì)量，如降低表面粗糙度和形狀誤差剝落層剝落后，一般會形成痘斑狀凹坑，深度在0.2μm以下；

滾動接觸疲勞磨損滾滑接觸疲勞磨損疲勞磨損：(根據(jù)裂紋產(chǎn)生位置的不同)選擇適當硬度的材料，如硬度為62HRC的軸承鋼減少材料中的脆硬性夾雜物剝落層深度為0.2～0.4μm。（3）腐蝕磨損在摩擦過程中，金屬會與周圍介質(zhì)發(fā)生化學反應或電化學反應，從而導致表面的腐蝕產(chǎn)物剝落，這種現(xiàn)象稱為腐蝕磨損。減少特殊介質(zhì)下的腐蝕磨損的措施為控制機電設備運行時的溫度，因為溫度越高，特殊介質(zhì)下的腐蝕磨損發(fā)生速度越快。腐蝕磨損：（按腐蝕介質(zhì)類型的不同）氧化磨損特殊介質(zhì)下的腐蝕磨損一般減少氧化磨損的措施主要為控制材料硬度，控制氧化膜的性質(zhì)和其生長速度；（4）磨料磨損磨料磨損又稱磨粒磨損，它是當摩擦副的接觸表面之間存在著硬質(zhì)顆粒，或者當摩擦副材料一方的硬度比另一方的硬度大得多時，所產(chǎn)生的一種類似金屬切削過程的磨損，如圖0-4所示。圖0-4磨料磨損的產(chǎn)生機理圖0-5磨料磨損的特征磨料磨損的特征是在接觸表面上有明顯的切削痕跡，如圖0-5所示。減少磨料磨損的措施:對進入機電設備中的空氣、油料等進行過濾，并經(jīng)常清洗、換油。提高摩擦副表面的制造精度。進行適當?shù)谋砻嫣幚?。?）微動磨損微動磨損是兩固定接觸面上出現(xiàn)相對小幅振動而造成的表面損傷，主要發(fā)生在宏觀相對靜止的零件結(jié)合面上?！饕：κ鞘古浜暇认陆?，緊配合的機體變松，更嚴重的是引起應力集中，導致零件疲勞斷裂。圖0-6微動磨損和載荷之間的關系減少微動磨損的措施：提高材料硬度及選擇適當?shù)牟牧吓涓?。讓機電設備在規(guī)定載荷內(nèi)工作，如圖0-6所示為微動磨損和載荷之間的關系。減小振幅。進行適當?shù)谋砻嫣幚怼?．腐蝕腐蝕：(按其作用和機理的不同)

（a）化學腐蝕

（b）電化學腐蝕圖0-7腐蝕的分類化學腐蝕電化學腐蝕電化學腐蝕與化學腐蝕的區(qū)別是在腐蝕過程中有電流的產(chǎn)生，如鐵鏈在海水中被腐蝕，如圖0-7（b）所示?；瘜W腐蝕是金屬與外部介質(zhì)直接起化學作用，引起表面的破壞，如鐵管在空氣中生銹，如圖0-7（a）所示。2．腐蝕減少腐蝕的措施：選擇耐腐蝕的材料，如合金鋼、塑料、陶瓷。合理設計，做到結(jié)構(gòu)合理、外形簡化、表面粗糙度合適。覆蓋保護層，改變其表面結(jié)構(gòu)，使金屬與介質(zhì)隔離。電化學保護，即對被保護的機電設備通以直流電進行極化，消除或減少被保護金屬表面的腐蝕電池作用。在腐蝕性介質(zhì)中添加緩蝕劑，如硝酸鈉、生物堿等，降低其腐蝕速度。改變環(huán)境條件，合理通風、除濕、除硫。3．變形機電設備中的零件或構(gòu)件在外力的作用下，會產(chǎn)生形狀或尺寸的變化，這種現(xiàn)象稱為變形。彈性變形是金屬零件在作用應力小于材料屈服強度時產(chǎn)生的變形，如圖0-8所示為彈簧的彈性變形。變形：(根據(jù)外力去除后變形能否恢復)彈性變形塑性變形1）彈性變形——當外力去除后，零件變形消除，可恢復原狀?！绻牧显谑褂眠^程中產(chǎn)生了超量彈性變形，則會影響零件正常工作?！乐钩繌椥宰冃问鞘直匾摹?/p>

圖0-8彈簧的彈性變形

圖0-9軸的塑性變形2）塑性變形塑性變形即永久變形，是不可恢復的變形，如圖0-9所示為軸的塑性變形。塑性變形特點：

能引起材料的組織結(jié)構(gòu)和性能的變化。塑性變形使原子活潑能力提高，造成金屬的耐腐蝕性下降。

多晶體在塑性變形時，各晶粒之間及同一晶粒內(nèi)部的變形是不均勻的，當外力去除后各晶粒的彈性恢復也不一樣，因而會產(chǎn)生內(nèi)應力。

較大的塑性變形會使多晶體的各向同性遭到破壞而表現(xiàn)出各向異性，使金屬產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象。表0-1減少塑性變形的措施金屬零件的塑性變形：（從宏觀形貌特征）方

面措

施設計方面設計時應使零件壁厚均勻，以減少熱加工時的變形零件邊緣應為圓角、倒角，以減少應力集中積極應用新技術(shù)、新工藝和新材料，減少制造時的內(nèi)應力和變形制造方面可對毛坯進行時效處理，以消除殘余內(nèi)應力可安排表面強化處理來提高零件的疲勞壽命，表面適當?shù)耐繉涌煞乐褂泻橘|(zhì)造成的脆性斷裂熱處理時可在爐中充入保護氣體，以改善其性能使用方面加強機電設備管理，不超負荷運行，加強機電設備的檢查與維護維修方面恢復零件的尺寸、配合精度、表面質(zhì)量等技術(shù)要求，并檢查和修復主要零件的形狀誤差、位置誤差時效變形體積變形翹曲變形4．斷裂延性斷裂脆性斷裂根據(jù)零件斷口宏觀形態(tài)的不同穿晶斷裂晶間斷裂根據(jù)零件斷口微觀形態(tài)的不同一次加載斷裂疲勞斷裂根據(jù)載荷性質(zhì)的不同斷裂是零件在機械、熱、磁、腐蝕等單獨作用或者聯(lián)合作用下，其本身連續(xù)性遭到破壞，發(fā)生局部開裂或分裂成幾部分的現(xiàn)象。1）延性斷裂圖0-11脆性斷裂

圖0-10延性斷裂

脆性斷裂是指零件未經(jīng)明顯的變形而發(fā)生的斷裂，斷裂時材料幾乎沒有發(fā)生過塑性變形，斷裂后常形成碎片，如圖0-11所示。在延性斷裂中，斷裂之前會發(fā)生廣泛的塑性變形（頸縮）。延性斷裂描述了承受張力的韌性材料的最終失效。材料不會破裂，而是“拉開”，通常會留下粗糙的表面。延性斷裂是伴隨明顯塑性變形而形成延性斷口（斷裂面與拉應力垂直或傾斜，其上具有細小的凹凸，呈纖維狀）的斷裂，如圖0-10所示。2）脆性斷裂3）疲勞斷裂零件或構(gòu)件在交變載荷作用下發(fā)生斷裂破壞而失效的現(xiàn)象稱為疲勞斷裂，又稱為機械疲勞。其中，交變載荷是指載荷大小和方向隨時間發(fā)生周期性變化的載荷。疲勞斷裂是工程結(jié)構(gòu)和機械零件中普遍存在而且嚴重的失效形式，在實際當中占較大比例。疲勞斷裂過程三個階段：疲勞裂紋的萌生階段疲勞裂紋的擴展階段瞬時斷裂階段圖0-12疲勞斷口示意圖三個階段在零件的疲勞斷口處形成三個不同的區(qū)域，如圖0-12所示。疲勞核心區(qū)（疲勞源）疲勞裂紋擴展區(qū)瞬時斷裂區(qū)減少斷裂發(fā)生概率：優(yōu)化零件結(jié)構(gòu)設計，要注意減少應力集中部位，綜合考慮零件的工作環(huán)境，如介質(zhì)、溫度、負載性等對零件的影響。合理選擇零件材料，以達到減少發(fā)生疲勞斷裂的目的。合理選擇零件加工方法，應考慮盡量多采用滲碳、滲氮、噴丸、表面滾壓加工等工藝方法，使零件表面產(chǎn)生殘余壓應力，抵消一部分由外載荷引起的有害拉應力。正確安裝機電設備，并在使用過程中注意保護機電設備的運行環(huán)境。禁止機電設備過載。零件出現(xiàn)裂紋時要及時采取補救措施。機電設備故障診斷與維修機電設備故障診斷技術(shù)項目一任務導入在日常生活中有大量的、豐富多彩的振動現(xiàn)象，如：在大多數(shù)情況下，機械振動是有害的，如車輛行駛時的振動會使乘員感到不適、在用車床加工零件時車刀的振動會使零件的加工精度降低等。本任務將介紹振動監(jiān)測與診斷技術(shù)的相關知識。車輛行駛時的振動發(fā)動機運轉(zhuǎn)時的振動演奏樂器時樂器的振動任務一認識振動監(jiān)測與診斷技術(shù)任務一認識振動監(jiān)測與診斷技術(shù)①預防事故，保證人身和設備安全。②推動設備維修制度的改革。③提高企業(yè)經(jīng)濟效益。1．故障診斷技術(shù)實施的基礎故障診斷技術(shù)實施的基礎是工況監(jiān)測，工況監(jiān)測的任務是判別動態(tài)系統(tǒng)是否偏離正常功能，并監(jiān)視其發(fā)展趨勢，預防突發(fā)性故障的發(fā)生。工況監(jiān)視的對象是機電設備外部信息參數(shù)（如力、速度、加速度、位移、溫度、噪聲等）的變化。一、故障診斷概述2．故障診斷的意義3．故障診斷的實施過程圖1-1故障診斷的實施過程信號采集信號處理狀態(tài)識別診斷決策歸納為以下4個方面:①保證機電設備運行的狀態(tài)在設計范圍內(nèi)?！O(jiān)測振動位移——監(jiān)測振動速度和加速度——監(jiān)測溫度②隨時報告機電設備運行狀態(tài)的變化情況和惡化趨勢。③提供機電設備狀態(tài)的準確描述。④故障報警。4．故障診斷的工作內(nèi)容實施故障診斷的目的：盡量避免機電設備發(fā)生事故，減少機電設備事故性停機，降低維修成本，保證操作及生產(chǎn)安全，保護環(huán)境、節(jié)約能源5．故障診斷技術(shù)的分類故障診斷類型應用場合振動診斷適用于診斷旋轉(zhuǎn)機械、往復機械、軸承及齒輪等場合溫度診斷適用于診斷工業(yè)窯爐、熱力機械、電動機及電器等場合聲學診斷適用于診斷壓力容器、往復機械、軸承及齒輪等場合光學診斷適用于探測腔室缺陷和管道內(nèi)部缺陷的場合油液分析與污染診斷適用于診斷齒輪箱、機電設備潤滑系統(tǒng)及電力變壓器等場合壓力診斷適用于診斷液壓系統(tǒng)、流體機械、內(nèi)燃機和液力耦合器等場合強度診斷適用于診斷工程結(jié)構(gòu)、起重機械及鍛壓機等場合電參數(shù)診斷適用于診斷電動機、電器、輸變電設備及電工儀表等場合表1-1不同故障診斷技術(shù)的應用場合二、振動原理及信號分析1．振動的基礎知識振動：物體或質(zhì)點在其平衡位置附近所做的有規(guī)律的往復運動。振動的強弱用振動量來衡量，振動量可以是振動體的位移、速度或加速度。圖1-2振動的分類簡諧周期振動是最基本、最簡單的振動形式，其振動位移x與時間t的關系可用正弦曲線表示，表達式為

（1-1）

每秒振動的次數(shù)稱為振動頻率，它是振動周期的倒數(shù)，即

（1-2）式中

f——頻率，單位為Hz。頻率f又可以用角頻率來表示，即

（1-3）因此，式（1-1）還可以表示為

（1-4）2．振動信號的分析振動信號的分析：將測量獲得的振動信號中含有的與機電設備狀態(tài)有關的特征參數(shù)提取出來。振動信號的分析幅域分析時域分析頻域分析1）振動信號的幅域分析振動信號的幅域分析是在波形的幅值上進行的，如計算波形的最大值、最小值、平均值、有效值等，它也研究波形幅值的概率分布問題。在幅域分析中，對波形幅值的研究一般通過以下幾個參數(shù)進行。①峰值（）表示振幅的單峰值，在實際振動波形中，單峰值表示振動瞬時沖擊的最大幅值。除此之外還有振幅的雙峰值()，它反映了振動波形的最大偏移量。

②平均值（）是指在時間T范圍內(nèi)，機電設備振動的平均水平，表達式為

（1-5）③有效值（）是衡量振動能量大小的量，作為衡量振動強度的標準，表達式為

（1-6）在幅域分析中，可通過概率密度函數(shù)進行波形幅值概率分布的研究。概率密度函數(shù)是表示信號幅值落在指定區(qū)間內(nèi)的概率，它提供了關于振動信號的兩個信息，一是信號幅值落在指定區(qū)間內(nèi)的概率，二是信號沿幅值域分布的信息。例如：對于圖1-3（a）所示的信號，x(t)的值落在（)區(qū)間內(nèi)的時間為，即

(a)(b)(a)(b)當樣本記錄的觀察時間T趨于無窮大時，

的值便是幅值落在

區(qū)間內(nèi)的概率，

定義幅值概率密度函數(shù)

為，

（1-7）如圖1-3（b）所示為信號沿幅值域分布的情況，坐標x表示信號

值的大小，而陰影部分的面積則表示信號

的值落在區(qū)間內(nèi)的概率。概率密度函數(shù)曲線與x軸所包圍的面積為1。

即

不同信號有不同的概率密度函數(shù)圖形，可以借此識別信號的性質(zhì)。如圖1-4所示為常見的4種信號的概率密度函數(shù)圖形。(a)正弦信號（b）正弦信號加隨機信號（c）窄帶隨機信號（（d）寬帶隨機信號圖1-4常見的4種信號的概率密度函數(shù)圖形概率密度函數(shù)可以直接用于機電設備的故障診斷。如圖1-5所示為新、舊車床變速箱噪聲的概率密度函數(shù)圖形，從其分布規(guī)律可以看出，新舊兩臺變速箱的分布規(guī)律有明顯的差異。新車床的概率密度函數(shù)圖形呈“窄而高”的形態(tài)，而舊車床的概率密度函數(shù)圖形呈“寬而矮”的形態(tài)。顯然舊機床噪聲的幅值大于新車床的幅值。（a）新車床（b）舊車床圖1-5新、舊車床變速箱噪聲的概率密度函數(shù)圖形2）振動信號的時域分析振動信號的波形表示某種物理量隨時間變化的關系，因此通過時域分析可以研究信號在時間域內(nèi)的變化或分布，描述信號在不同時刻的相互依賴關系，它是提取信號中周期成分的常用手段。自相關分析是十分常用的時域分析方法，它是通過自相關函數(shù)實現(xiàn)對信號分析的，如圖1-6所示，設x(t)是信號的一個樣板函數(shù)，

是x(t)前移后的樣本，則可定義自相關函數(shù)

（1-8）圖1-6自相關分析自相關函數(shù)用以表示信號幅值變化的程度。如果時間間隔很小，幅值之間的差異便大，信號的變化便劇烈，自相關函數(shù)的值便小；反之，自相關函數(shù)的值便大。如圖1-7所示為常見的4種信號的自相關函數(shù)圖形。圖1-7常見的4種信號的自相關函數(shù)圖形如圖1-8所示為兩臺C6163型臥式車床變速箱噪聲的自相關函數(shù)圖形。圖1-8（a）所示為正常車床變速箱噪聲的自相關函數(shù)圖形，圖1-8（b）所示為故障車床變速箱噪聲的自相關函數(shù)圖形。將變速箱各軸的轉(zhuǎn)速與

的波動頻率進行比較，便可以確定這一缺陷的位置。

（a）正常車床變速箱噪聲的自相關函數(shù)圖形

（b）故障車床變速箱噪聲的自相關函數(shù)圖形圖1-8兩臺C6163型臥式車床變速箱噪聲的自相關函數(shù)圖形3）振動信號的頻域分析振動信號的頻域分析即通過研究信號中包含的頻率成分來確定信號頻域結(jié)構(gòu)，其分析結(jié)果是以頻率為自變量的各種物理量的曲線。自功率頻譜密度函數(shù)

和自相關函數(shù)是

一個傅立葉變換對，其關系可用公式表示為

自功率頻譜密度函數(shù)的物理意義可理解為

曲線下和頻率軸所包圍的面積是信號的平均功率。在多頻振動信號與噪聲干擾疊加的情況下，自功率頻譜信號能有效地去除噪聲干擾，并清晰地反映何種頻率成分的功率最強，為查出關鍵的振動提供依據(jù)。（1-9）（1-10）如圖1-9所示正常運行的齒輪副，在其振動譜上會出現(xiàn)嚙合頻率及其高次諧波的頻率成分。當齒輪齒面均勻磨損時，嚙合頻率及其諧波分量保持不變，但幅值大小改變，高次諧波幅值增大較多。圖1-9中實線與虛線分別表示磨損前和磨損后的幅值變化。圖1-9某機床主軸箱中齒輪齒面均勻磨損的自功率頻譜密度函數(shù)圖

如圖1-10所示當齒輪存在局部缺陷時，便會出現(xiàn)闊幅和闊頻現(xiàn)象，此時在譜圖上形成以載頻

等為中心的一系列不對稱邊頻。通過對邊頻的識別，可以判斷缺陷的原因。圖1-10齒輪存在局部缺陷時的自功率頻譜密度函數(shù)圖經(jīng)驗傳承當齒輪發(fā)生故障時，其工作中產(chǎn)生的異常振動特性如表1-2所示。表1-2齒輪故障及其異常振動特性齒輪的狀態(tài)時域波形頻域特性正常齒面損傷偏心齒輪回轉(zhuǎn)質(zhì)量不平衡局部性缺陷齒距誤差1．測振傳感器測振傳感器可將機械振動量轉(zhuǎn)換為適于測量的電信號，比較常見的測振傳感器包括磁電式速度傳感器、渦流式位移傳感器和壓電式速度傳感器，其外形如圖1-11所示。三、振動監(jiān)測與診斷設備（a）磁電式速度傳感器（b）渦流式位移傳感器

（c）壓電式速度傳感器圖1-11測振傳感器1）磁電式速度傳感器—磁電式速度傳感器主要由線圈、磁鐵和磁軛組成，如圖1-12所示?！跑椫辛粲协h(huán)形空氣間隙，即氣隙?！€圈處于氣隙內(nèi)，并在振動時相對于氣隙運動。圖1-12磁電式速度傳感器的結(jié)構(gòu)磁電式速度傳感器基于電磁感應原理，即當運動的導體在固定的磁場里面切割磁力線時，導體兩端便產(chǎn)生感應電動勢。其感應電動勢（傳感器的輸出電壓）與線圈相對于磁力線的運動速度成正比。2）渦流式位移傳感器渦流式位移傳感器一般由傳感器端部線圈、殼體、電纜和接頭4部分組成，有的傳感器上還有供安裝固定用的支架等附件，如圖1-13所示。圖1-13渦流式位移傳感器的結(jié)構(gòu)渦流式位移傳感器是利用轉(zhuǎn)軸表面與傳感器探頭端部間的間隙變化來測量振動的，其工作原理如圖1-14所示。圖1-14渦流式位移傳感器的工作原理3）壓電式速度傳感器壓電式速度傳感器可分為周邊壓縮式、中心壓縮式、倒置中心壓縮式和剪切式4種結(jié)構(gòu)形式，其具體結(jié)構(gòu)如圖1-15所示。（a）周邊壓縮式（b）中心壓縮式（c）倒置中心壓縮式（d）剪切式1—基座；2—壓電元件；3—質(zhì)量塊；4—預緊彈簧；5—輸出引線。

圖1-15不同類型壓電式速度傳感器的結(jié)構(gòu)2．信號調(diào)理器信號調(diào)理器是用于調(diào)節(jié)信號源和讀出設備之間信號的信號調(diào)理器件，其外形如圖1-16所示。圖1-16信號調(diào)理器的外形一般測振傳感器中都會有一個信號調(diào)理器，其市場型號較多，功能多樣，可以精確地放大測振傳感器信號、補償傳感器的溫度誤差，并且能夠直接控制校準過程。信號調(diào)理器還可以調(diào)節(jié)不同的信號來滿足不同客戶的需求。3．信號記錄儀信號記錄儀：用來記錄和顯示被測振動隨時間的變化曲線（時域波形）或頻譜圖，如電子示波器、光電示波器、磁帶記錄儀、函數(shù)記錄儀、電平記錄儀、數(shù)據(jù)采集器等。圖1-17數(shù)據(jù)采集器目前在故障診斷領域使用較為廣泛的是數(shù)據(jù)采集器（見圖1-17），它是一種具有現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)采集、處理功能的自動化設備，具備實時采集、自動存儲、即時顯示、即時反饋、自動處理、自動傳輸功能。隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，基于A/D轉(zhuǎn)換原理的數(shù)據(jù)采集器功能日漸強大，性能價格比越來越高，且能集記錄與分析于一體。4．信號分析與處理設備簡易診斷儀器：體積小、使用方便，適合進行日常測試和巡檢。這種儀器按其功能可分為振動計和振動測量儀等，如圖1-18所示。圖1-18簡易診斷儀器1）簡易診斷儀器（a）振動計（b）振動測量儀振動計：一般只測振動加速度一個物理量，可讀取一個有效值或峰值。振動測量儀：可測量振動位移、速度和加速度3個物理量，頻率范圍較大。通常備有輸出插座，可外接示波器、記錄儀和信號分析儀，可進行現(xiàn)場測試、記錄和分析。2）振動信號分析儀振動信號分析儀（見圖1-19）一般由信號放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換、顯示、存儲、分析等部分組成可與計算機進行通信可完成振動信號的幅域、時域、頻域等多種分析和處理功能強勁、分析速度快、精度高、操作方便但儀器體積較大，對工作環(huán)境要求較高，價格昂貴圖1-19振動信號分析儀3）離線監(jiān)測與巡檢系統(tǒng)離線監(jiān)測與巡檢系統(tǒng)一般由傳感器、采集器、監(jiān)測診斷軟件和微型計算機組成，又稱為設備預防維修系統(tǒng)。它集數(shù)據(jù)采集、測量、記錄、存儲和分析為一體，并且可以在非常惡劣的環(huán)境下工作，使得其在現(xiàn)場測量中顯示出極大的優(yōu)越性。4）在線監(jiān)測與保護系統(tǒng)在線監(jiān)測與保護系統(tǒng)包括在主要測點上固定安裝的振動傳感器、前置放大器、振動監(jiān)測與顯示儀表、繼電器保護等部分。在線監(jiān)測與保護系統(tǒng)可連續(xù)、并行地監(jiān)測各個通道的振動幅值，并與門限值進行比較。振動值超過報警值時自動報警；超過危險值時實施繼電保護，關停機組。這類系統(tǒng)主要對機組起保護作用，一般沒有分析功能。四、振動診斷的現(xiàn)場實施步驟確定診斷范圍→了解診斷對象→確定診斷方案→建立檢測數(shù)據(jù)→設置巡檢路線→采集數(shù)據(jù)→分析數(shù)據(jù)→判斷故障→做出診斷決斷→擇時檢修檢查驗證→1．組織形式每6～8位同學組成一組，按照有關振動測試規(guī)范進行相關測量。一、實施方案2．作業(yè)準備PZZ-Ⅱ旋轉(zhuǎn)機械振動分析及故障模擬實驗平臺、DH5902N數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)、計算機。任務實施——振動監(jiān)測與診斷①檢查QPZZ-Ⅱ旋轉(zhuǎn)機械振動分析及故障模擬實驗平臺的電動機、接線，以及齒形同步帶與雙盤轉(zhuǎn)子連接，如圖1-20所示。二、操作步驟②根據(jù)選取的敏感參數(shù)選擇振動傳感器。使用以太網(wǎng)線連接采集卡與計算機，用信號線將傳感器安裝到采集卡指定通道，如圖1-21所示。圖1-21連接設備圖1-20檢查設備③在計算機中設置存儲規(guī)則，選擇采樣通道，設置傳感器靈敏度、采樣頻率、采樣點數(shù)，如圖1-22所示。（a）設置存儲規(guī)則（b）設置采樣通道與采樣參數(shù)圖1-22設置相關數(shù)據(jù)④通過螺紋連接傳感器與永磁鐵，并使用永磁鐵將壓電加速度傳感器安裝在軸承座上，如圖1-23所示。圖1-23安裝壓電加速度傳感器⑤按下控制臺上的啟動按鈕（一般為綠色），使控制臺通電。然后按變頻器上的啟動按鈕，啟動三相異步電動機，如圖1-24所示。圖1-24變頻器上的啟動按鈕和停止按鈕⑥轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，操作計算機采集振動信號并計算其頻譜，記錄數(shù)據(jù)。⑦使用變頻器調(diào)節(jié)驅(qū)動電動機的輸入電壓頻率（按下升速或降速按鈕，見圖1-25），實現(xiàn)驅(qū)動電動機的調(diào)速，并重復步驟⑥，然后記錄若干個指定轉(zhuǎn)速下的振動信號。其中，電動機同步轉(zhuǎn)速與輸入電壓頻率間的關系為圖1-25變頻器上的升速按鈕和降速按鈕⑧整理測試數(shù)據(jù)，在表1-4中填寫不同轉(zhuǎn)速下振動信號的有效值。表1-4不同轉(zhuǎn)速下振動信號的有效值電動機同步轉(zhuǎn)速/（r·min-1）振動信號有效值/

（m·s-2）電動機同步轉(zhuǎn)速/（r·min-1）振動信號有效值/

（m·s-2）600

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700

1200

800

1300

900

1400

1000

1500

任務導入機電設備在運行過程中產(chǎn)生振動，同時會發(fā)出噪聲，它們都是反映機電設備工作狀態(tài)的診斷信息。只要抓住機電設備發(fā)聲的機理和特征，便可對其狀態(tài)進行診斷。在機電設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)中，噪聲監(jiān)測與診斷也是較常用的方法之一。本任務將介紹噪聲監(jiān)測與診斷技術(shù)的相關知識。任務二認識噪聲監(jiān)測與診斷技術(shù)任務二認識噪聲監(jiān)測與診斷技術(shù)在噪聲監(jiān)測中，主要檢測的特征量包括聲壓、聲強、頻率、質(zhì)點振速等，其中，聲壓和聲強是測量的兩個主要對象。聲壓：指大氣壓受到聲波擾動后產(chǎn)生的變化，即為大氣壓強的余壓。聲強：指單位時間內(nèi)通過一定面積的聲波能量，因具有功率的單位，故又稱為聲功率。一、噪聲監(jiān)測概述1．傳聲器二、噪聲監(jiān)測與診斷設備傳聲器包括聲接收器和機電轉(zhuǎn)換器兩部分。聲接收器可將聲能轉(zhuǎn)換成機械能，其具有力學振動系統(tǒng)（如振膜）。機電轉(zhuǎn)換器可將機械能轉(zhuǎn)換成電能。傳聲器通過這兩部分，可以將聲壓的輸入信號轉(zhuǎn)換成電能輸出。圖1-26傳聲器的結(jié)構(gòu)（a）電容式傳聲器（b）壓電式傳聲器按機械能轉(zhuǎn)換成電能的方式不同，傳聲器可分為電容式傳聲器、壓電式傳聲器等，其結(jié)構(gòu)如圖1-26所示。2．聲級計聲級計可直接測量出聲壓級，是現(xiàn)場噪聲測量中最基本的噪聲測量儀器，其外形如圖1-27所示。圖1-27聲級計一般由傳聲器、輸入放大器、計權(quán)網(wǎng)絡、帶通濾波器、輸出放大器、檢波器和顯示裝置組成其頻響范圍為20～20000Hz傳聲器將聲音信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，經(jīng)放大后進行分析、處理，最后可通過顯示裝置直接讀出聲壓級的分貝數(shù)。3．聲強測量儀聲強探頭由兩個傳聲器組成，具有明顯的指向特性。聲強測量儀可以在現(xiàn)場條件下進行聲學測量和尋找聲源，求出噪聲發(fā)射功率，且不需要在聲室、混響室等特殊聲學環(huán)境中進行。圖1-28聲強測量儀聲強測量儀由聲強探頭、分析處理儀器及顯示儀器三部分組成，外形如圖1-28所示。1．近場測量法三、噪聲源與故障源的識別方法具體做法：用聲級計在緊靠機電設備的表面掃描，并根據(jù)聲級計的指示值大小來確定噪聲源的部位。不能提供精確的測量值。通常用于機電設備噪聲源和主要發(fā)聲部位的一般識別或用作精確測量前的粗定位。2．主觀評價和估計法借助于聽音器進行測量，對于人耳達不到的部位，還可以借助于傳聲器、放大器、耳機系統(tǒng)。缺點：鑒別能力因人而異，需要有較豐富的經(jīng)驗；無法對噪聲源進行定量的量度。3．表面振速測量法對于無衰減平面余弦波來說，從表面質(zhì)點的振動速度可以得到一定面積的振動表面輻射的聲強。將振動表面分割成許多小塊、測出表面各點的振動速度。畫出等振速圖線，從而可形象地表達出輻射表面各點輻射聲能的情況以及最強的輻射點。4．頻譜分析法對于做往復運動的機械或做旋轉(zhuǎn)運動的機械，都可在它們的噪聲頻譜信號中找到與轉(zhuǎn)速和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性有關的純音峰值。對測量得到的噪聲頻譜進行純音峰值的分析，可用來識別主要噪聲源。但純音峰值的頻率為好幾個零部件所共有，這時就要配合其他方法，才能最終判定究竟哪些部件是主要噪聲源。5．聲強法已有很多種用于聲強測量的雙通道快速傅立葉交分析儀。聲強探頭具有明顯的指向特性。聲強測量法可在現(xiàn)場作近場測量，既方便又迅速，故受到各方面的重視。每6～8位同學組成一組，按照有關聲學測試規(guī)范進行相關測量。一、實施方案1．組織形式

2．作業(yè)準備滾動軸承轉(zhuǎn)子實驗臺、B&K2238聲級計、聲望傳聲器陣列。任務實施——噪聲監(jiān)測與診斷二、操作步驟①如圖1-29所示，檢查實驗臺電動機、軸承、接線等，安裝擰緊軸承座。安裝時，應注意兩軸承座的同軸度。圖1-29檢查并安裝設備圖1-30傳聲器圖1-31聲望傳聲器陣列盤圖1-32聲望傳聲器陣列②安裝傳聲器（見圖1-30），將其逐一安裝到聲望傳聲器陣列盤（見圖1-31）的指定位置；然后將攝像頭安裝到聲望傳聲器陣列盤的指定位置，組裝成聲望傳聲器陣列（以下簡稱聲陣列，見圖1-32）。（a）采集卡數(shù)據(jù)連接（b）聲陣列數(shù)據(jù)連接圖1-33連接數(shù)據(jù)采集器與聲陣列③連接數(shù)據(jù)采集器與聲陣列，將每條線插口插到對應插孔中，并使用網(wǎng)線連接采集卡與計算機，如圖1-33所示。圖1-34傳聲器校準儀④打開傳聲器校準儀（見圖1-34）的電源開關，選擇校準儀輸出聲壓級；將傳聲器插入傳聲器校準儀，測量傳聲器輸出得到傳聲器的靈敏度。（a）設置路徑⑤在計算機中設置聲望傳聲器陣列的測試路徑，設置各個傳聲器的靈敏度，根據(jù)采集需求設置采樣頻率，如圖1-35所示。（b）設置傳聲器靈敏度（c）設置采樣頻率圖1-35設置相關數(shù)據(jù)⑥先開啟潤滑油泵，然后開啟實驗臺。站在距離實驗臺1

m處，手持B&K2238聲級計測試并記錄實驗臺運行時產(chǎn)生噪聲的聲壓級。⑦將聲望傳聲器陣列至于距離被測設備1m處，尋找噪聲源并記錄。圖1-36通過實驗臺控制器改變輸入驅(qū)動電動機轉(zhuǎn)速⑧如圖1-36所示，通過實驗臺控制器改變輸入驅(qū)動電動機轉(zhuǎn)速，重新進行步驟⑥與步驟⑦。表1-6不同轉(zhuǎn)速下實驗臺噪聲聲壓級⑨整理測試數(shù)據(jù)，填入表1-6中，并繪制轉(zhuǎn)速-聲壓級曲線。轉(zhuǎn)速/（r·min-1）聲壓級/dB轉(zhuǎn)速/（r·min-1）聲壓級/dB250

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3000任務導入在工業(yè)生產(chǎn)中，溫度同樣是表征機電設備運行狀態(tài)的重要指標。機電設備若出現(xiàn)故障，明顯的特征便是溫度升高，如潤滑不良造成零件異常磨損。同時，溫度的異常變化又是引發(fā)機電設備故障的一個重要原因，如橡膠零件在高溫下失效。因此，溫度監(jiān)測技術(shù)在機電設備故障診斷體系中地位十分重要。本任務將簡單介紹溫度監(jiān)測技術(shù)的相關知識。任務三認識溫度監(jiān)測技術(shù)任務三認識溫度監(jiān)測技術(shù)一、溫度與溫標1968年國際實用溫標規(guī)定：熱力學溫度為基本溫度，用符號T表示，單位是開爾文，符號為K。溫度也可以用攝氏溫度t表示，單位是攝氏度，符號為℃。二者的關系為（1-11）攝氏溫度的數(shù)值是以273.15K為起點（t=0℃）；熱力學溫度則以0K為起點（t=-273.15℃），該溫度稱為絕對零度。二、溫度監(jiān)測方式接觸式測溫：將溫度計和機電設備的表面接觸，并經(jīng)過足夠長的時間以達到熱平衡，此時兩者的溫度相等，溫度計顯示的溫度即為機電設備表面的溫度。非接觸式測溫：利用物體的熱輻射能隨溫度變化的原理來測定機電設備的溫度。項目接觸式測溫非接觸式測溫特點監(jiān)測熱容量小的物體、運動物體等的溫度有困難；受環(huán)境的限制；可監(jiān)測物體任何部位的溫度；便于多點、集中監(jiān)測和自動控制不會改變被測物體的溫度分布；可監(jiān)測熱容量小的物體、運動物體等的溫度；一般用于監(jiān)測表面溫度必要條件應與機電設備有良好的熱接觸；機電設備與監(jiān)測設備接觸時，要使前者的溫度保持不變應能正確接收到機電設備的輻射；應明確知道監(jiān)測設備的測溫精度①或復現(xiàn)性②響應速度較慢快溫度范圍1000℃以下的溫度溫度范圍較廣，適合高溫監(jiān)測表1-8接觸式測溫和非接觸式測溫的比較注：①測溫精度是指對溫度標準值的不確定度或允許誤差。

②復現(xiàn)性是指一定間隔內(nèi)測溫示值的最大可能變化值，是監(jiān)測設備可靠程度的性能指標。三、溫度監(jiān)測設備表1-9常用的測溫儀表、儀器分類測溫方式分類名稱作用原理接觸式測溫膨脹式溫度計（液體式、固體式）液體或固體受熱膨脹壓力表溫度計（液體式、固體式、蒸氣式）封閉的固體容積中的液體、氣體或某種液體的飽和蒸氣受熱體積膨脹或壓力變化電阻溫度計導體或半導體受熱電阻變化熱電偶溫度計物體的熱電性質(zhì)非接觸式測溫光電高溫計物體的熱輻射光學高溫計紅外測溫計紅外熱像儀紅外熱電視視野拓展集成溫度傳感器（見圖1-37）是近年來被廣泛使用的溫度測量儀器，它具有測溫精度較高、互換性好、體積小、使用方便、可靠性高以及成本低廉等特點。在選用集成溫度傳感器時，只需根據(jù)實際測溫范圍和測溫精度的要求，選擇合適的型號即可。圖1-37集成溫度傳感器任務實施——溫度監(jiān)測一、實施方案1．組織形式每6～8位同學組成一組，按照有關熱學測試規(guī)范進行相關測量。2．作業(yè)準備玻璃纖維復合板、加熱燈、紅外熱像儀、計算機。二、操作步驟①將玻璃纖維復合板（見圖1-38）置于支架上，連接紅外熱像儀（見圖1-39）與計算機。圖1-38玻璃纖維復合板

圖1-38玻璃纖維復合板圖1-39紅外熱像儀②如圖1-40所示，將加熱燈與紅外熱像儀置于支架的同側(cè)，開啟加熱燈加熱，每分鐘記錄一次玻璃纖維復合板的表面溫度，一共記錄15組數(shù)據(jù)。③完成步驟②后，關閉加熱燈，使玻璃纖維復合板隨室溫冷卻，冷卻過程中每分鐘記錄一次玻璃纖維復合板的表面溫度，再記錄15組數(shù)據(jù)。④整理數(shù)據(jù)，填入表1-10中，并繪制玻璃纖維復合板加熱與冷卻的過程曲線。圖1-40測量溫度并記錄時間/min加熱過程溫度/℃冷卻過程溫度/℃1

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表1-10加熱、冷卻過程中溫度變化數(shù)據(jù)機電設備故障診斷與維修機械零件修復技術(shù)項目二任務導入利用機械連接、切削加工和機械變形等使失效的機械零件恢復原有功能的技術(shù)，稱為機械修復技術(shù)。常用的機械修復技術(shù)包括金屬扣合法、修理尺寸法、鑲裝零件法、局部換修法等。本任務將介紹各種機械修復技術(shù)的特點、方法和適應性等相關知識。任務一認識機械修復技術(shù)任務一認識機械修復技術(shù)1．修復技術(shù)的選擇因素在修復機械零件的損傷缺陷時，選擇修復技術(shù)的考慮因素：①該修復技術(shù)對材質(zhì)的適應性。②該修復技術(shù)所能提供的最大修補厚度。③修補層的力學性能。④機械零件的工作狀況和要求。⑤經(jīng)濟性和可行性。一、修復技術(shù)概述表2-1常見的機械零件修復技術(shù)選擇舉例常見的機械零件修復技術(shù)選擇舉例如表2-1所示。零件名稱磨損部位修理方法達到公稱尺寸達到修理尺寸軸軸上鍵槽堆焊修理鍵槽、轉(zhuǎn)位新銑鍵槽鍵槽加寬，不大于原寬度的1/7，重新配鍵軸上螺紋堆焊，重車螺紋車成小一級螺紋裝滑動軸承的軸頸及外圓柱面電刷鍍、堆焊并加工至公稱尺寸車削或磨削提高幾何形狀精度裝滾動軸承的軸頸及過盈配合面電刷鍍

外圓錐面

磨到較小尺寸孔圓錐孔鏜孔后鑲套刮削或磨削后修整形狀孔徑鑲套、堆焊、電鍍、粘補鏜孔齒輪輪齒①齒輪局部斷裂，堆焊加工成形②利用花鍵孔，鑲新輪圈插齒大齒輪加工成負變位齒輪孔徑堆焊、鑲套、電刷鍍磨孔配軸2．機械零件修復時的注意事項①注意保護不修理表面的精度，以及避免影響材料的力學性能。②注意有些修復技術(shù)（如堆焊）會造成零件的變形。③機械零件維修加工時應先恢復定位基準或新設定位基準。④有些修復技術(shù)可能導致機械零件產(chǎn)生微細裂紋，應注意安排提高疲勞強度的工藝措施和采取必要的探傷檢驗等手段。⑤在修復高速運動的機械零件時，應考慮安排平衡工序。金屬扣合法借助高強度合金材料制成的扣合連接件（波形鍵），在槽內(nèi)產(chǎn)生塑性變形或膨脹冷縮來完成扣合作用，以使裂紋或斷裂部位重新連為一體。金屬扣合法適用于不易焊補的鋼件、不允許有較大變形的鑄件或有色金屬件，尤其對大型鑄件的裂紋或折斷面的修復效果顯著。二、金屬扣合法按照金屬扣合的性質(zhì)和特點，金屬扣合法可分:強固扣合法強密扣合法優(yōu)級扣合法熱扣合法1．強固扣合法如圖2-1所示，強固扣合法是在零件上裂紋的垂直方向加工出波形槽，將與波形槽形狀、尺寸相吻合的波形鍵嵌入槽內(nèi)，并在常溫下鉚擊，使波形鍵產(chǎn)生塑性變形而充滿波形槽，甚至部分嵌入基體內(nèi)，達到相互扣合的目的。在機電設備使用時，由波形鍵承受外力。強固扣合法適用于一般強度要求的薄壁零件。1—裂紋；2—波形槽；3—波形鍵。圖2-1強固扣合法示意圖波形鍵的形狀如圖2-2所示，具體尺寸根據(jù)零件壁厚及受力大小而定，一般用韌性好、較軟、冷硬性大的材料制造，常用材料為1Cr18Ni9或1Cr18Ni9Ti奧氏體鎳鉻鋼。波形鍵最好先用模具在壓力機上冷沖壓成形，再對鍵的兩平面進行機械加工。波形槽的外廓形狀和尺寸與波形鍵相吻合，并留有0.1～0.2mm的間隙，槽深取零件壁厚的0.7～0.8倍，一般用手電鉆配以模具手工加工。這種方法尤其適用于大型零件現(xiàn)場施工。圖2-2波形鍵的形狀2．強密扣合法強固扣合法可保證一定強度條件，但是對于有密封要求的機件（如承受高壓的氣缸），應采用強密扣合法。圖2-3強密扣合法綴縫栓材料可與波形鍵相同，也可用直徑為5～8mm的低碳鋼或純銅等軟質(zhì)材料，以便于鉚緊。綴縫栓與機件的連接與波形鍵相同。如圖2-3所示，強密扣合法是在強固扣合法的基礎上，在兩波形鍵之間、裂紋或折斷面的結(jié)合線上加工綴縫栓孔，并使后鉆的綴縫栓孔稍微切入已裝好的波形鍵和綴縫栓，形成一條密封的“金屬紐帶”，以達到阻止流體受壓滲漏的目的。3．優(yōu)級扣合法優(yōu)級扣合法主要用于修復在工作過程中要求承受高載荷的厚壁機件。為了使載荷分布到更多的面積和遠離裂紋或折斷處，須在垂直于裂紋或折斷面的方向上加工出一定形狀的空穴，然后將形狀、尺寸相同的鋼制加強件鑲?cè)肟昭ㄖ校⒂镁Y縫栓連接，有時還可用波形鍵加強，如圖2-4所示。加強件可根據(jù)需要設計成十字形、楔形、矩形或X形等。圖2-4優(yōu)級扣合法4．熱扣合法熱扣合法利用扣合件與零件配合面間的過盈量，使扣合件產(chǎn)生壓應力，將零件的損壞部位扣緊，并可正常承受工作載荷。施工時把扣合件加熱到一定溫度，使其配合尺寸熱脹增大，便可方便地將綴縫栓裝到零件的配合面上。這種方法多用于修復機電設備的基礎件、大型齒輪或皮帶輪等，可利用兩個圓環(huán)扣合在輪轂上，來修復輪轂的強度；也可用工字形鍵嵌入基體槽內(nèi)，將基體上的裂紋扣緊。扣合件產(chǎn)生的壓應力減去工作時零件承受的載荷后，應保證有足夠的剩余壓應力來扣緊零件的損壞部位。因此，扣合件配合面的過盈量必須經(jīng)計算確定。此外，兩配合面必須精加工，以保證尺寸精度和幾何精度。零件的配合表面磨損后，會產(chǎn)生尺寸誤差和形狀誤差。修理尺寸法即按新確定的尺寸，采用切削加工的方法，恢復零件的形狀和表面粗糙度，而與此件相配合的零件按新尺寸配作，保證原有配合性質(zhì)不變。重新確定的尺寸稱為修理尺寸。三、修理尺寸法確定修理尺寸時，應先考慮零件結(jié)構(gòu)的可能性和零件強度是否足夠，再考慮切削加工余量。如:對軸頸尺寸減小量，一般規(guī)定不超過原設計尺寸的10%；軸上的鍵槽磨損后，可根據(jù)實際情況放大一級。若相配合的零件產(chǎn)生磨損，可在結(jié)構(gòu)和強度允許的條件下，鑲加一個零件補償磨損，恢復原有零件精度，該修復方法稱為鑲裝零件法。四、鑲裝零件法1—磨損件；2—鑲套；3—螺釘。圖2-5孔磨損后的修復例如，零件上的孔磨損后，可將孔鏜大安裝鑲套，鑲套與孔的配合適當過盈，再用螺釘緊固，如圖2-5所示。鑲套的內(nèi)孔可按配合要求先加工好，也可鑲?cè)牒笤夔M削加工。鑲裝零件法分為:擴孔鑲套補強板加固若較大的鑄件發(fā)生裂紋，則可采用補強板加固維修。維修時，首先在裂紋末端鉆止裂孔（直徑為3～6mm），防止因應力集中導致裂紋擴大，然后用鋼板螺釘加固鑄件，如圖2-6所示。四、鑲裝零件法1—裂紋；2—鋼板螺釘；3—補強板；4—止裂孔。圖2-6較大鑄件裂紋的修復在機電設備的運行過程中，有些零件只有部分部位有磨損，而其他部位正常。在這種情況下，可將磨損嚴重的部位切除，將這部分重制零件，用機械連接、焊接或粘接的方法固定在原來的零件上，使零件得以修復，這種方法稱為局部修換法。五、局部換修法圖2-7采用局部換修法維修齒輪如圖2-7所示為采用局部換修法維修一小齒輪輪齒磨損嚴重的雙聯(lián)齒輪，可將磨損嚴重的小齒輪輪齒切去，重制一個小齒輪，用鍵連接，并用騎縫螺釘加以固定。

任務實施——采用金屬扣合法修復破損零件1．組織形式每6～8位學生組成一組，以組為單位采用金屬扣合法修復破損零件。破損零件可以是不易焊接的鋼件或有色金屬件。一、實施方案銑床、鉆床、破損零件、鉗工工具等。2．作業(yè)準備1．前處理1）加工波形鍵按照規(guī)定的結(jié)構(gòu)尺寸（見圖2-2）加工波形鍵，其中，頸部寬度b取3～6

mm，其他參數(shù)按照公式計算選取，凸緣數(shù)目根據(jù)零件受力情況而定，通常選用5、7、9個。波形鍵的具體加工過程為：首先選擇1Cr18Ni9鎳鉻鋼或Ni36高鎳合金鋼作為原料；其次經(jīng)過冷沖壓形成波形鍵兩側(cè)的波形；然后利用機電設備完成上、下平面的加工和凸緣圓弧的修整；最后進行熱處理，直到波形鍵的硬度達到140

HBW左右。二、操作步驟2）加工波形槽波形槽槽深T為零件壁厚的0.7～0.8倍，其余尺寸與波形鍵相同，波形槽間距為。波形槽的具體加工過程為：首先畫出波形槽的位置線；然后利用鉆床加工波形槽各凸緣孔及凸緣間孔，锪孔至要求深度；最后用鉗工工具修整寬度和側(cè)平面，注意應保證波形槽和波形鍵之間的配合間隙。2．扣合與鉚擊1）強固扣合首先，用大約0.3

MPa的壓縮空氣把波形槽清理干凈，并將波形鍵鑲?cè)氩ㄐ尾壑?；然后，用鉚釘槍擊打波形鍵，應由兩端向中間依次對稱擊打，使波形鍵在槽中完全充滿；最后，擊打裂紋上的凸緣，注意擊打力不要過大，避免使裂紋擴展。2）強密扣合在強固扣合的基礎上，再在波形鍵之間、裂紋或折斷面的結(jié)合線上，加工出緊密排列的綴縫栓孔，并栽入涂有無機膠的綴縫栓，形成一條密封的綴縫栓金屬帶，以防流體受壓滲漏。3．后處理將修復后的零件放在光整設備上進行修整，直至零件尺寸達到原設計圖紙要求。任務導入任務二認識電鍍修復技術(shù)電鍍是利用電解使零件表面形成一層均勻、致密、結(jié)合力強的金屬沉積層（即鍍層）的過程。鍍層不但可以裝飾產(chǎn)品外觀，還能用于恢復磨損零件的尺寸或改善零件表面的性質(zhì)（如提高耐磨性、耐腐蝕性及表面導電性等）。因此，電鍍是機械零件修復的一種很有效的方法。本任務將介紹電鍍修復技術(shù)的相關知識。任務二認識電鍍修復技術(shù)1．電鍍的基本原理如圖2-8所示為電鍍基本原理示意圖。在鍍槽中裝入電解液（即鍍液），并懸掛陰極和陽極。陰極為電鍍的零件，接直流電源負極；陽極為與鍍層材料相同的極板（鍍鉻除外），接電源正極。電解液一般為所要鍍覆金屬的鹽類水溶液，鍍鉻則采用鉻酸溶液。一、電鍍概述1—電解液；2—陽極；3—陰極；4—正離子；5—未電離的分子；6—負離子。圖2-8電鍍基本原理示意圖當電流通過電解液時，會發(fā)生電解過程，在電場力的作用下，帶正電荷的陽離子向陰極方向移動；帶負電荷的陰離子向陽極方向移動。電解液中的陽離子為所需鍍覆的金屬離子和氫離子，金屬離子在陰極表面得到電子，生成金屬原子，并覆蓋在陰極表面上。同時，氫離子也從陰極表面得到電子，生成氫原子，一部分進入零件鍍層，另一部分逸出鍍槽。上述在鍍槽中電鍍的方法稱為槽鍍。2．電鍍設備主要包括：直流電源、鍍槽、陽極和電源導線，還有按一定配方配制的電解液。輔助設備和管理設備：過濾機、加熱或降溫設備、試驗設備、檢測設備等。3．影響電鍍質(zhì)量的一般因素電鍍質(zhì)量即鍍層的質(zhì)量，它由兩方面評定：一是鍍層與基體金屬的結(jié)合牢固程度，應無起皮、脫落現(xiàn)象；二是鍍層表面不可有針孔、麻點、疏松、斑痕和毛刺等缺陷。若電流密度較小，則會形成粗結(jié)晶的鍍層；反之，會形成細小晶粒的組織結(jié)構(gòu)。但若電流密度過大，則鍍層中的氫含量會增多，從而使鍍層發(fā)脆、硬度過高，甚至產(chǎn)生鍍焦、皰瘤狀鍍層等缺陷。1）電流密度提高電解液溫度能獲得粗晶粒結(jié)構(gòu)，使金屬易于析出，令鍍層具有松軟的組織結(jié)構(gòu)。2）電解液溫度增加電解液濃度可獲得細小晶粒的鍍層。3）電解液濃度鍍層中包含過量的氫會令鍍層變硬發(fā)脆，容易從基體金屬上脫落。4）氫影響電鍍質(zhì)量的一般因素：1．鍍鉻1）鍍鉻的性質(zhì)鍍鉻硬度高、耐磨性好，與鋼、鎳、銅等基體金屬有較高的結(jié)合強度，且耐熱、耐腐蝕。鍍鉻的內(nèi)應力很小，不易產(chǎn)生變形。鍍層呈微藍的銀白色，外表美觀，不易失去光澤。多孔鍍鉻可在鍍層表面產(chǎn)生均勻的點狀和網(wǎng)狀溝紋，能夠儲存潤滑油，改善零件的潤滑性能。2）鍍鉻的應用鍍鉻可分為硬鉻、乳白鉻、多孔鉻、黑鉻、防護裝飾鉻等。二、鍍鉻與鍍鐵①硬鉻具有很高的硬度和耐磨性，可提高零件表面的耐磨性，延長使用壽命。硬鉻常用于氣缸、模具、量具、軸、滾筒等零件，也可用于修復磨損量較小的零件。②乳白鉻的硬度比硬鉻稍低，結(jié)晶細致，網(wǎng)紋較少，因此韌性較好。乳白鉻主要用于鍍覆各種量具，或用于受沖擊載荷零件的尺寸恢復和表面裝飾。③多孔鉻的表面有無數(shù)網(wǎng)狀溝紋和點狀孔隙，能吸附一定量的潤滑油，故具有良好的潤滑性，適用于活塞環(huán)、鏜桿、主軸、氣缸套等摩擦件的鍍覆。④黑鉻能吸收光能，具有特殊的裝飾效果，但耐磨性較低，適用于照相器材、光學儀器等的鍍覆。⑤防護裝飾鉻用于表面裝飾，其光澤在大氣中經(jīng)久不衰。不同類型鍍鉻的應用場合：3）鍍鉻的一般工藝（1）鍍前準備分為以下三個步驟:鍍前加工。去除零件的表面缺陷、銳角，恢復零件正確的幾何外形，達到所需的粗糙度。磨削零件時，注意磨削量應盡量小，使零件鍍覆后容易恢復到工作尺寸。絕緣處理。在不需要電鍍的表面進行絕緣處理，先刷絕緣漆，再包扎乙烯塑料帶，零件孔要用鉛堵牢。鍍前清洗。鍍前須用有機溶劑苯、丙酮等去除零件表面的油脂、氧化皮、銹跡等；然后，用弱酸活化零件表面，去除氧化層，生成鈍化膜。(2）鍍液的選擇修復磨損零件經(jīng)常使用的鍍液成分為：鉻酐（CrO3）150～250g/L，硫酸1～2.5g/L，三價鉻2～5g/L；工作溫度為55～60℃；電流密度為15～50A/dm2。（3）電鍍以鉛或鉛銻合金作為陽極，將零件和掛具作為陰極吊入鍍槽內(nèi)。不通電，浸0.5～4min，以溶解鈍化膜，露出活化表面。然后，通電進行電鍍。根據(jù)鍍鉻層的要求選定電鍍規(guī)范，控制電鍍時間。（4）鍍后加工處理鍍后檢查鍍層質(zhì)量，尺寸不合格須補鍍。若鍍層有起泡、剝落等缺陷，則須用酸洗或陽極電解法退鍍，然后重新電鍍。零件鍍后須用熱水充分清洗并干燥，磨削加工至規(guī)定尺寸。鍍層較薄的直接鍍到規(guī)定尺寸。鍍層厚度大于0.1mm的，應進行鍍后熱處理，以消除表面脆性，提高鍍層韌性和結(jié)合強度。熱處理一般在礦物油或空氣中進行，溫度為150～250℃，時間為1～5h。2．鍍鐵2）鍍鐵的應用可用于修復有潤滑的一般機械磨損條件下工作的間隙配合副的磨損表面?？捎糜谛迯瓦^盈配合副的磨損表面和用于補償零件加工尺寸的超差?？捎缅冭F作為底層或中間層，補償磨損的尺寸，然后再鍍防腐蝕性能好的鍍層。不宜用于修復在高溫、腐蝕環(huán)境、承受較大沖擊載荷、干摩擦或磨料磨損工作條件下工作的機械零件。1）鍍鐵的性質(zhì)成分：純鐵，能在常用的金屬材料（如碳鋼、低合金鋼、鑄鐵等）表面上得到力學性能良好的鍍層。強度：鍍鐵與基體結(jié)合強度可達到200MPa以上。硬度為45～60HRC，并具有較高的耐磨性和耐蝕性。3）低溫鍍鐵的一般工藝鍍鐵一般采用不對稱交流-直流低溫鍍鐵工藝，該工藝成本低、污染小、沉積效率高，應用十分廣泛。不對稱交流-直流低溫鍍鐵工藝是在較低溫度下，以不對稱交流電起鍍，逐漸過渡到直流。不對稱交流是指將對稱交流電通過一定手段使兩個半波不相等。通電后，較大的半波使零件呈陰極極性，鍍上一層金屬，較小的半波使零件呈陽極極性，再將一部分鍍層電解掉（若為兩個相等的半波，鍍層甚至基體金屬將被電解掉），如此往復進行鍍覆，逐漸增厚鍍層。1．電刷鍍的工作原理電刷鍍又稱金屬筆鍍或快速電鍍，它是借助電化學方法，以浸滿鍍液的鍍筆為陽極，使金屬離子在陰極（零件）表面上放電結(jié)晶，形成金屬覆蓋層的工藝，如圖2-9所示。三、電刷鍍圖2-9電刷鍍?nèi)鐖D2-10所示，進行電刷鍍工作時，零件接電源的負極，鍍筆接電源的正極，將浸滿溶液的棉花和針織套包裹在鍍筆陽極上，擦拭零件表面，溶液中的金屬離子在零件表面與陽極相接觸的各點上發(fā)生放電結(jié)晶，并隨時間增長逐漸加厚。由于零件與鍍筆有一定的相對運動，因而對鍍層上的各點來說，電刷鍍是一個斷續(xù)結(jié)晶過程。1—零件；2—電刷鍍?nèi)芤海?—注液管；4—包套；5—鍍筆；6—電源；7—鍍筆陽極；8—拾液盤。圖2-10電刷鍍的工作原理2．電刷鍍設備按用途分為：鍍前表面處理溶液、鍍液、鈍化液和退鍍液。電刷鍍?nèi)芤弘婂兯⒃O備包括：鍍筆直流電源1）電刷鍍?nèi)芤海?）鍍前表面處理溶液鍍前表面處理溶液的作用是除去鍍件表面油脂和氧化膜，以獲得結(jié)合牢固的刷鍍層。（2）鍍液鍍液即所要鍍覆金屬的鹽類水溶液。根據(jù)化學成分分為：單金屬鍍液、合金鍍液和復合金屬鍍液。電刷鍍的鍍液性能穩(wěn)定，可循環(huán)使用。表2-3電刷鍍常用鍍液名稱特點用途工藝參數(shù)工作電壓/V相對速度/(m·min-1)耗電系數(shù)/[Ah·(dm2·μm)-1]特殊鎳深綠色，pH<2.0，與多數(shù)金屬結(jié)合良好，鍍層致密，耐磨性好用于鋼、不銹鋼、鉻、銅等零件的過渡層，也可作耐磨表面層10～185～100.744快速鎳藍綠色，pH=7.5，沉積速度快，鍍層有一定孔隙，耐磨性良好用于零件表面工作層、鑄鐵件鍍底層8～146～120.104低應力鎳深綠色，pH=3～4，預熱50℃刷鍍，鍍層致密，應力低專用作組合鍍層的夾心層，改善應力狀態(tài)，不宜作耐磨層使用10～166～100.214鎳-鎢深綠色，pH=2～3，鍍層較致密，平均硬度高，耐磨性好，有一定耐熱性用于耐磨工作層，但不能沉積過厚，一般為0.03～0.07mm10～154～120.214鐵合金pH=3.4～3.6，硬度高，耐磨性高于淬火45鋼，與金屬基體結(jié)合良好主要用于修復零件表面尺寸，強化表面，提高耐磨性5～1525～300.090堿性銅紫色，pH=9～10，沉積速度快，腐蝕小，鍍層致密，具有良好的結(jié)合強度用于快速恢復尺寸，填充溝槽，特別適用于在鋁、鑄鐵、鋅等難鍍件上刷鍍8～146～120.079（3）鈍化液鈍化液主要用于刷鍍鋁、鋅、鎘層后的鈍化處理，生成能提高表面耐蝕性的鈍態(tài)氧化膜。常用的鈍化液有鉻酸鈍化液、硫酸鹽及磷酸鹽鈍化液等。（4）退鍍液退鍍液主要用于退除鍍件不合格鍍層或損壞的鍍層，使用退鍍液時應注意對基體的腐蝕問題。2）鍍筆鍍筆主要由陽極、密封圈、螺母、散熱手柄體、絕緣手柄、導電桿和電纜線插座組成，如圖2-11所示。1—陽極；2—密封圈；3—螺母；4—散熱手柄體；5—絕緣手柄；6—導電桿；7—電纜線插座。圖2-11鍍筆結(jié)構(gòu)陽極材料一般為高純度的石墨或鉑-銥合金。陽極根據(jù)零件的形狀可制成圓柱形、平板形、瓦片形等形狀，并用棉花和針織套包裹，用來貯存鍍液、過濾石墨粒子，以及防止陽極與零件直接接觸。散熱手柄體為不銹鋼或鋁合金制作，一端連接陽極，另一端連接導電桿。絕緣手柄為塑料或膠木制作，套在用純銅做的導電桿外面。導電桿與電源電纜接頭相連3）直流電源直流電源（見圖2-12）用于控制電刷鍍時的電流密度，其主要由整流電路、鍍層厚度計、正負極轉(zhuǎn)換裝置、過載保護電路和各種開關儀表等組成。圖2-12直流電源①修復槽鍍產(chǎn)品的缺陷。②修復加工超差件及零件的表面磨損，恢復其尺寸精度和幾何形狀精度。③修復零件表面的劃傷、溝槽、凹坑、斑蝕。④強化新品表面，使其具有較高的力學性能和較好的物化性能。⑤制備零件表面的防護層，如要求表面耐腐蝕、耐高溫、耐氧化，對鋁及鋁合金表面進行氧化處理。⑥完成槽鍍難于完成的作業(yè)，如大型零件的電鍍、拆裝困難零件的電鍍、零件浸入鍍槽會引其他部位損壞的電鍍。3．電刷鍍的應用電刷鍍的應用：1）鍍前處理鍍件在電刷鍍之前應進行表面處理，包括表面修整、表面電凈處理和表面活化處理。（1）表面修整表面修整是指使用機械加工的方法去除零件表面的毛刺、疲勞層、磨損，使表面光潔平整，并修正幾何形狀，表面粗糙度達到要求（一般Ra值不大于1.6μm）。若鍍件表面有油污，則應用清洗劑清洗；若鍍件表面有銹蝕物，則應用機械方法清除。（2）表面電凈處理表面電凈處理是指在表面修整的基礎上，用鍍筆蘸電凈液進行的鍍前處理。通電后，電凈液成分離解，形成氣泡，撕碎零件表面油膜，去除其表面油脂。電凈時，零件一般接電源負極。電凈處理后，零件表面用清水徹底沖凈。4．電刷鍍的一般工藝（3）表面活化處理表面活化處理是指使用活化液通過腐蝕作用去除零件表面的氧化膜，以便提高鍍層結(jié)合力。活化時，鍍件接電源正極，用鍍筆蘸活化液反復在刷鍍表面刷抹。活化處理后，零件表面用清水徹底沖凈。2）鍍件刷鍍鍍件刷鍍時，先刷鍍過渡層，再刷鍍工作層。過渡層的作用是改善基體金屬的可鍍性和提高工作鍍層的穩(wěn)定性。若需要刷鍍的鍍層較厚，則可采用多種性能的鍍層交替刷鍍，這種鍍層稱為組合鍍層。3）鍍后處理鍍件刷鍍完畢后，應先清洗鍍件并干燥，然后檢查鍍層色澤，觀察其有無起皮等缺陷，并測量鍍層厚度。若鍍件不再機械加工，則應涂油防銹。

任務實施——采用電鍍修復技術(shù)修復磨損主軸1．組織形式每6～8位學生組成一組，以組為單位采用電鍍修復技術(shù)修復磨損主軸。一、實施方案鋼絲刷、丙酮、電鍍設備、磨床、磨損主軸等。2．作業(yè)準備1．鍍前處理用鋼絲刷或丙酮對磨損主軸（見圖2-13）進行處理，以保證后續(xù)形成的鍍層與磨損區(qū)域的結(jié)合力。二、操作步驟圖2-13磨損主軸首先將鍍件（即磨損主軸）放在電鍍設備上，選用特殊鎳、堿銅等作為底層，厚度一般為2～5

μm；然后將底層鍍上金屬鍍層，厚度為0.3～0.5

mm；最后對主軸磨損區(qū)進行修復。為確保修復后的軸徑尺寸與圖樣保持一致，電鍍過程中，應確保電鍍后的軸徑尺寸大于圖樣要求。2．鍍件電鍍3．鍍后處理使用磨床磨削電鍍后的主軸，直至電鍍區(qū)的軸徑尺寸符合原設計圖紙要求。任務導入焊接修復技術(shù)是利用焊接方法修復失效零件的技術(shù)，該技術(shù)可用于恢復零件尺寸和形狀，也可使零件表面獲得特殊性能。焊接修復技術(shù)應用廣泛，具有焊修質(zhì)量好、效率高、成本低、操作簡便、便于現(xiàn)場施工等特點。雖然焊接修復技術(shù)還有一些技術(shù)缺陷，但隨著技術(shù)的進步，它的缺點大部分都已被克服。本任務將介紹焊接修復技術(shù)的相關知識。任務三認識焊接修復技術(shù)任務三認識焊接修復技術(shù)1）耐磨堆焊耐磨堆焊可減輕焊件表面的磨粒磨損、腐蝕、沖擊或氣蝕。2）包層堆焊包層堆焊是在碳鋼或者合金鋼母材上堆焊一定厚度的填充金屬，可使焊件表面具有耐腐蝕性。3）隔離層堆焊隔離層堆焊是指在焊接異種材料，或有特殊要求時，為了保證接頭的質(zhì)量和性能，預先在母材表面或接頭的坡口上熔敷一定成分的金屬層（又稱隔離層）。4）增厚堆焊增厚堆焊可在焊件表面、接頭邊緣，為了恢復或達到構(gòu)件所要求尺寸而添加金屬。一、堆焊1．堆焊的分類常用的堆焊方法有氧-乙炔焰堆焊、電弧堆焊、等離子弧堆焊、埋弧自動堆焊等，它們的使用設備和特點如表2-5所示。2．堆焊的方法表2-5常用的堆焊方法及其使用設備和特點堆焊方法使用設備特點氧-乙炔焰堆焊使用焊絲和焊劑，常用合金鑄鐵及鎳基、銅基的實心焊絲；設備有乙炔瓶、氧氣瓶、解壓器、焊炬和輔助工具等成本低，操作較復雜，多用于修復批量不大的零件；火焰溫度較低，稀釋率小，單層堆焊厚度可小于1

mm，堆焊層表面光滑電弧堆焊使用堆焊焊條；設備有焊條電弧焊機、焊鉗及輔助工具等用于小型或復雜形狀零件的堆焊修復和現(xiàn)場修復；操作靈活，成本低等離子弧堆焊使用合金粉末或焊絲作為填充金屬；設備成本高溫度高，熱量集中，稀釋率低，熔敷率高，堆焊零件變形小，外形美觀；易于實現(xiàn)機械化和自動化埋弧自動堆焊使用焊絲和焊劑；設備為埋弧堆焊機，其具有送絲機構(gòu)，隨焊機托板沿零件軸向移動用于具有大平面和簡單圓形表面零件的堆焊修復；具有堆縫光潔，結(jié)合強度高，修復層性能好，效率高，應用廣泛等優(yōu)點常用的堆焊合金有鐵基堆焊合金、鈷基堆焊合金、鎳基堆焊合金、銅基堆焊合金和碳化鎢堆焊合金。堆焊合金選擇步驟:3．堆焊合金分析工作條件，確定失效類型及其對堆焊層的要求。①按一般規(guī)律選擇幾種可行的堆焊合金和堆焊方法。②分析堆焊合金與基材的相容性，同時要考慮熱引力和裂紋傾向的大小，初步制訂堆焊工藝。③進行堆焊試驗。④根據(jù)使用壽命和成本進行評價，確定堆焊材料和堆焊方法的最佳組合方案。⑤制訂嚴密的堆焊工藝。⑥4．堆焊的一般工藝堆焊的一般工藝步驟如下:①焊前準備。進行堆焊層母材表面處理，將表面鐵銹等所有污物去除干凈，確定表面處理干凈；對焊體內(nèi)表面進行滲透探傷，有缺陷的要進行處理。②焊條烘干。焊接時焊條應放在保溫筒內(nèi)，保溫筒隨時帶電保溫，保持干燥。焊條在空氣中暴露時間不大于4h。③預熱。采用履帶、保溫棉保溫，將履帶均勻布置在焊體上并用保溫棉完全包裹起來，盡可能保證加熱均勻。④堆焊。堆焊時采用直流反接，焊條與焊件表面盡量保持垂直狀態(tài)，運條要快且直。室外工作應有擋風措施。⑤檢測。在堆焊完過渡層、堆焊完蓋面層、環(huán)縫組對前和打壓后各進行一次整體滲透探傷。若有缺陷，則須按要求返修。鋼制零件的補焊一般應用電弧焊。低碳鋼零件焊接性良好；中、高碳鋼零件焊接性差，容易在不同區(qū)域產(chǎn)生熱裂紋、冷裂紋和氫致裂紋。為了防止中、高碳鋼零件在補焊過程中產(chǎn)生裂紋，可以采取以下措施:①零件焊前預熱，中碳鋼一般為150～250℃，高碳鋼為250～350℃。②盡可能選用低氫焊條，以增強焊縫的抗裂性。③采用多層焊，使結(jié)晶粒細化，改善性能。④焊后熱處理，以消除殘余應力。一般中、高碳鋼焊后先采取緩冷措施，再進行高溫回火，推薦溫度為600～650℃。二、補焊1．鋼制零件的補焊補焊是指為修補鍛件、機械加工件、鑄件等的缺陷而進行的焊接。鑄鐵零件在機電設備中所占比例較大，而且很多是重要的基礎件。由于這些零件體積大、結(jié)構(gòu)復雜、加工制造周期長，所以損壞后常需補焊修復。鑄鐵零件在補焊時，有以下特點:①鑄鐵的含碳量高，焊接性能差。焊接時，由于零件吸熱、冷卻速度快，在焊縫處易產(chǎn)生白口組織，其硬度高，難以切削加工，而且易產(chǎn)生裂紋。②由于鑄鐵件結(jié)構(gòu)復雜，補焊時會產(chǎn)生較大的焊接應力，容易引起零件變形，薄弱部位產(chǎn)生裂紋。③鑄鐵件由于易受腐蝕，補焊很困難。2．鑄鐵零件的補焊表2-6鑄鐵零件的補焊方法補焊方法特點氣焊熱焊法焊前預熱至600℃左右，在400℃以上施焊，焊后在650～700℃保溫緩冷。采用鑄鐵填充料，焊件應力小，不易裂，可加工冷焊法焊前不預熱，只用焊炬烘烤坡口四周或加熱減應區(qū)，焊后緩冷。采用鑄鐵填充料，焊后不易裂，可加工，但減應區(qū)選擇不當有開裂危險電弧焊熱焊法采用鑄鐵心焊條，溫度控制同氣焊熱焊法，焊后不易裂，可加工半熱焊法采用鋼心石墨型焊條，預熱至400℃，焊后緩冷，強度與母材近似，但加工性不穩(wěn)定冷焊法采用非鐵組織焊條，焊前不預熱，要嚴格執(zhí)行冷焊工藝要點，焊后性能因焊條而異釬焊用氣焊火焰加熱，銅合金作釬料，母材不熔化，焊后不易裂，加工性好，強度因釬料而異常用鑄鐵零件的補焊方法較多，如灰鑄鐵件的補焊可選用電弧焊冷焊法，球墨鑄鐵的補焊可選用氣焊熱焊法，具體如表2-6所示，可供選用時參考。

任務實施——采用堆焊修復技術(shù)修復受損軋輥1．組織形式每6～8位學生組成一組，以組為單位采用堆焊修復技術(shù)修復受損軋輥。一、實施方案焊接專用設備、堆焊焊條、機加工設備、熱處理設備、受損軋輥等。2．作業(yè)準備1．前處理1）無損探傷堆焊修復前要用專用檢測設備對受損軋輥進行無損探傷（見圖2-15），以確定零件受損部位及破壞形式。二、操作步驟圖2-15對受損軋輥進行無損探傷2）焊前處理首先，對受損軋輥表面進行粗車加工，去除軋輥表面的疲勞層及裂紋缺陷。然后，清洗除油、去除氧化鐵皮等。最后，修磨破損區(qū)域，注意不得有氣孔、夾渣、裂紋等，以使后續(xù)形成的堆焊層具有較強的結(jié)合力。3）零件預熱因為受損軋輥的輥徑大、剛性大、冷卻速度快，容易產(chǎn)生焊接裂紋，所以需要在焊接前對其預熱。預熱時