第五节　机械零件的修复技术

修复技术是机械设备维修的三大基础技术之一。合理地选择和运用修复技术，是提高维修质量、节约资源、缩短停修时间和降低维修费用的有效措施。

零件的修复工艺和方法有很多，通过长期的实践总结，目前在生产中常用的有机械加工、压力加工、金属喷涂、焊修、电镀和粘接等。应该按照“以修为主，以换为辅”的原则，在经济合理的条件下，大力推广和采用行之有效的先进修复技术。

一、机械加工

机械加工是零件修复过程中最主要、最基本、最广泛应用的工艺方法。它既可以作为一种独立的手段直接修复零件，也可以是其他修复方法如焊、镀、涂等工艺的准备或最后加工必不可少的工序。它主要包括局部更换法、换位法、镶套法、调整法和修理尺寸法等几种修理方法。

（一）局部更换法

若零件的某个部位局部损坏严重，而其他部位仍完好，一般不宜将整个零件报废。可把损坏的部分除去，重新制作一个新的部分，并以一定的方法使新换上的部分与原有零件的基本部分连接在一起成为整体，从而恢复零件的工作能力，这种维修方法称局部更换法。例如，重型机械的齿轮损坏，可将损坏的齿圈退火车掉，再压入新齿圈。新齿圈可事先加工好，也可以压入后再行加工。其连接方式用键或过盈连接，还可用紧固螺钉、铆钉或焊接等方法固定。局部更换法尤其适用于多联齿轮局部损坏或结构复杂的齿圈损坏的情况。它可简化修复工艺，扩大修复范围。

（二）换位法

机械设备有些零部件由于其使用特点，通常产生单边磨损或磨损有明显的方向性，对称的另一边磨损较小。如果结构允许，在不具备彻底对零件进行修复的条件下，可以利用零件未磨损的一边，将它换一个方向安装即可继续使用，这种方法称换位法。例如，两端结构相同，且只起传递动力作用、没有精度要求的长丝杠，局部磨损可调头使用。大型履带行走机构，其轨链销大部分是单边磨损，维修时将它转动180°便可恢复履带的功能，并使轨链销得到充分利用。

（三）镶套法

镶套是把内衬套或外衬套以一定的过盈装在磨损的轴承孔或轴颈上，然后加工到最初的基本尺寸或中间的修理尺寸，从而恢复组织件的配合间隙，如图2-16所示。

图2-16表示加内衬套和外衬套承受摩擦扭矩M摩。内外衬套均用过盈配合装到被修复的零件上，其配合过盈的大小应根据所受力矩和摩擦力进行计算。有时还可用螺钉、点焊或其他方法固定。如果需要提高内外衬套的硬度，则应在压入前先进行热处理。这种方法只有在允许减小轴颈或扩大孔的情况下才能使用。

（四）金属扣合法

金属扣合法是利用高强度合金材料制成的特殊连接件以机械方式将损坏的机件重新牢固地连接成一体，达到修复目的的工艺方法。主要适用于大型铸件裂纹或折断部位的修复。按照扣合的性质及特点，可分为强固扣合、强密扣合、优级扣合和热扣合四种工艺。

1.强固扣合法

该法适用于修复壁厚为8～40mm的一般强度要求的薄壁机件。其工艺过程是，先在垂直于机件的裂纹或折断面的方向上，加工出具有一定形状和尺寸的波形槽，然后把形状与波形槽相吻合的高强度合金波形键镶入槽中，并在常温下铆击，使波形键产生塑性变形充满槽腔，这样波形键的凸缘与波形槽的凹部相互扣合，使损坏的两面重新牢固地连接成一体，如图2-17所示。

波形键设计和制作时，通常将波形键（图2-18）的凸缘直径d、宽度b、间距l（波形槽间距t）规定成标准尺寸，根据机件受力大小和铸件壁厚决定波形键的凸缘个数、每个断裂部位安装波形键数和波形槽间距等。一般取b为3～6mm，其他尺寸可按下列经验公式计算：

通常选用的波形键凸缘个数为5、7、9个。一般波形键材料常采用1Cr18Ni9或1Cr18Ni9Ti奥氏体镍铬钢。对于高温工作的波形键，可采用热膨胀系数与机件材料相同或相近的Ni36或Ni42等高镍合金钢制造。

2.强密扣合法

应用强固扣合法可保证一定强度条件，而对于有密封要求的机件，如承受高压的气缸，应采用强密扣合法，如图2-19所示。它是在强固扣合法的基础上，在两波形键之间、裂纹或折断面的结合线上，加工缀缝栓孔，并使第二次钻的缀缝栓孔稍微切入已装好的波形键和缀缝栓，形成一条密封的“金属纽带”以达到阻止流体受压渗漏的目的。缀缝栓可用直径为ϕ5～8mm的低碳钢或纯铜等软质材料制造，这样便于铆紧。缀缝栓与机件的连接与波形键相同。

3.优级扣合法

主要用于修复在工作过程中要求承受高载荷的厚壁机件。为了使载荷分布到更多的面积和远离裂纹或折断处，须在垂直于裂纹或折断面的方向上镶入钢制的砖形加强件，用缀缝栓连接，有时还用波形键加强，如图2-20所示。加强件可根据需要设计成十字形、楔形、矩形和X形等。

4.热扣合法

它是利用加热的扣合件在冷却过程中产生收缩而将开裂的机件锁紧。该法适用于修复大型飞轮、齿轮和重型设备机身的裂纹及折断面。如图2-21所示，圆环状扣合件适用于修复轮廓部分的损坏，工字形扣合件适用于机件壁部的裂纹或断裂。

金属扣合法的优点是：使修复的机件具有足够的强度和良好的密封性；所需设备、工具简单，可现场施工；修理过程中机件不会产生热变形和热应力等。其缺点主要是薄壁铸造件（<8mm）不宜采用；波形键与波形槽的制作加工较麻烦等。

（五）调整法

用增减垫片或调整螺钉的方法来弥补因零件磨损引起配合间隙的增大，这是维修中最常用的方法。例如，圆锥滚子轴承和各种摩擦片的磨损而引起游动间隙的增大，可通过调整法恢复正常状况。

（六）修理尺寸法

在失效零件的修复中，修后能达到原设计尺寸和其他技术要求和标准尺寸的修理法。修理时不考虑原来的设计尺寸，采用切削加工和其他加工方法恢复其形状精度、位置精度、表面粗糙度和其他技术条件，从而获得一个新尺寸，称为修理尺寸。而与此相配合的零件则按修理尺寸制作新件或修理，这种方法称修理尺寸方法。它的实质是在修复中解尺寸链。

确定修理尺寸时，去除表面层厚度，首先应考虑零件结构上的可能性和修理后零件的强度、刚度是否满足需要。例如轴颈尺寸减小量一般不超过原设计尺寸的10%；轴上键槽可扩大一级；对于淬硬的轴颈，应考虑修理后能满足硬度要求。为了得到有限的互换性，有时可将零件修理尺寸标准化，如内燃机气缸套的修理尺寸，通常规定了几个标准尺寸，以适应尺寸分级的活塞备件。标准尺寸的大小与级别还取决于气缸套的磨损量、加工余量、安全系数和磨损后几何形状变化等条件。

修理尺寸法在工程机械等行业的维修中应用广泛。常用这种方法来修复曲轴主轴颈、连杆轴颈、缸套、气缸、活塞等许多零件。修理尺寸法通常是最小修理工作量的维修方法，工作方便、设备简单、经济性好，在一定的修理尺寸范围内能保持零件的互换性，对于贵重和复杂的零件则意义更大。但是，它减弱了零件的强度和刚度，需要更换或修复相配件，使零件互换性复杂化；有关部门需扩大供应备件，零件要配套。

二、压力加工

压力加工修复零件是利用外力的作用使金属产生塑性变形，恢复零件的几何形状，或使零件非工作部分的金属向磨损部分移动，以补偿磨损掉的金属，恢复零件工作表面原来的尺寸和形状。根据金属材料可塑性的不同，分为常温下进行的冷压加工和热态下进行的热压加工两大类。主要有以下几种。

（一）镦粗法

它是利用减小零件的高度、增大零件的外径或缩小内径尺寸的一种加工方法。主要用来修复有色金属套筒和圆柱形零件。例如，当铜套的内径或外径磨损时，在常温下通过专用模具进行镦粗，可使用压床、手压床或用手锤手工锤击，作用力的方向应与塑性变形的方向垂直，如图2-22所示。用镦粗法修复，零件被压缩后的缩短量不应超过其原高度的15%，对于承载较大的则不应超过其原高度的8%。为镦粗均匀，其高度与直径比例不应大于2，否则不宜采用这种方法。

（二）扩张法

扩张法是利用扩大零件的孔径，增大外径尺寸，或将不重要部位金属扩张到磨损部位，使其恢复原来尺寸的修复方法。例如，空心活塞销外圆磨损后，一般用镀铬修复。但当没有镀铬设备时，可用扩张法修复。活塞销的扩张既可在热态下进行，也能在冷态下进行。

图2-23（a）是利用圆柱冲头1扩张活塞销2的模具。为了便于冲头放入，放入端用锥形和圆弧过渡。4是模具座，3为胀缩套，它的作用是防止孔壁损伤和使张力均匀。图2-23（b）为锥形冲头扩张活塞销的模具，符号含义同前。

活塞销热态扩张，应先把它加热到950～1000℃，保温2～3h，在此温度下，立即放入模具，在压力机上进行施压。冷态扩张前，应加热到600℃左右，保温1.5～2h进行退火。待活塞销冷却后涂上机油放入模具，然后连同模具一起放在压力机上进行施压。

扩张后的活塞销，应按技术要求进行热处理，然后磨削外圆，达到尺寸要求。

扩张法主要应用于外径磨损的套筒形零件。

（三）缩小法

缩小法与扩张法正好相反，它是利用模具挤压外径来缩小内径尺寸的一种修复方法。被缩小后的轴套外径，可用金属喷涂、镀铜或镶套等方法修复。如果轴套很大，也可在外径上焊3～4个铜环，然后进行机械加工，使内径和外径都达到规定尺寸要求。

模具锥形孔的大小需根据零件材料塑性变形和需要压缩量数值的大小来确定。当塑性变形性质低、而需要压缩量数值较大时，模具锥形孔的锥度可用10°～20°；需要压缩量数值较小时，锥度为30°～40°；对塑性变形性质高的材料，锥度可用60°～70°。

（四）校正

零件在使用过程中，常会发生弯曲、扭曲等残余变形。利用外力或火焰使零件产生新的塑性变形，去消除原有变形的方法称校正。校正分为冷校和热校两种。

1.冷校

冷校可分为压力校正与冷作校正两种。

（1）压力校正　将变形的零件放在压力机的V形槽中，使凸面朝上，用压力把零件压弯，弯曲变形为原来的10～15倍，保持1～2min后撤除压力，检查变形情况。若一次校不直，可进行多次，直到校直为止。

为使压力校正后的变形保持稳定，并提高零件的刚性，校正后需进行定性热处理。压力校正简单易行，但校正的精度不易控制，零件内留下较大的残余应力，效果不稳定，疲劳强度下降。

（2）冷作校正　冷作校正是用手锤敲击零件凸面，使其产生塑性变形。该部分的金属被挤压延展，在塑性变形层中产生压缩应力。可以把这个变形层看成是一个被压缩的弹簧，它对邻近的金属有推力作用。弯曲的零件在变形层应力的推动下被校正。

冷作校正的校正精度容易控制，效果稳定，一般不进行定性热处理，且不降低零件的疲劳强度。但是，它不能校正变曲太大的零件，通常零件的弯曲不能超过零件长度的0.03%～0.05%。

2.热校

热校一般是将零部件弯曲部分的最高点用气焊的中性焰迅速加热到450℃以上，然后快速冷却。由于被加热部分的金属膨胀，塑性随温度升高而增加，又因周围冷金属的阻碍，不可能随温度增高而伸展。当冷却时，收缩量与温度降低的幅度成正比，造成收缩量大于膨胀量，收缩力很大，靠它校正零件的变形。

热校时，零部件弯曲越大，加热温度越高。校正弯曲变形的能力随加热面积的增大而增加，校正时可根据变形情况确定加热面积。加热深度增大，校正变形的能力也增加，当加热深度增加到零部件厚度的1/3时，校正效果较好。但加热深度继续增大，校正效果反而会降低，零部件全部热透不起校正作用。在校正过程中，主要靠经验确定加热深度，切不可将零件热透，必要时采取冷却措施。

热校适用于校正变形量较大、形状复杂的大尺寸零件，校正保持性好，对疲劳强度影响较小，应用比较普遍。对于要求较高的零件，校正后必须进行探伤检查，若发现裂纹应及时采取措施修补或报废。校正可以在压力机上进行，也可用专用工具或手锤校正。

三、金属喷涂

金属喷涂是利用热源把金属粉末或线状材料加热熔化，用高压、高速气流将其雾化成细小的金属颗粒，并以100～300m/s的高速喷到经过准备的零件表面上，形成一层金属覆盖层。喷涂的涂料只是机械地吸附于基体上，而基体金属并不熔化。

喷涂按照使用的热源不同而分为氧-乙炔焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂和爆炸喷涂等。喷涂层的厚度一般为0.05～2mm，必要时可达10mm以上。

（一）氧-乙炔焰粉末喷涂

它是用氧-乙炔焰为热源，将需用的喷涂金属、合金或氧化铝粉末借助气流输送到火焰区，待加热到熔融状态后以一定的速度射向工件表面形成涂层。图2-24为这种喷涂的原理简图。喷涂的粉末从上方料斗通过进料口1送入输送粉末气体（氧气）通道2中，与气体一起在喷嘴3出口处遇到氧-乙炔燃烧气流而被加热，同时喷射到工件6表面上。图中4为火焰，5是喷涂层，8为输送粉末的气体入口，7是氧-乙炔入口。氧-乙炔焰粉末喷涂的主要设备有喷枪、氧气和乙炔供给装置、压缩空气及控制装置等。这种喷涂方法适用于预保护或修理已经精加工或不允许变形的零件，如轴类、轴套的修复。

（二）氧-乙炔焰线材喷涂

将用来喷涂的线状金属材料不断送入气体强烈燃烧的火焰区，线端不断地被加热熔化，借助压缩空气将熔化的金属雾化成微粒，喷向清洁而毛糙的表面，形成涂层。

氧-乙炔线材喷涂的主要设备有射吸式气体金属喷涂枪（简称气喷枪）、氧和乙炔供给装置、压缩空气及干燥装置、过滤装置、控制装置、供丝装置等。

这种喷涂方法的应用很广，例如，在曲轴、机床主轴、柱塞、轧辊轴颈、机床导轨等磨损部位上喷钢；在桥梁、高压铁塔、钢闸门、碳化塔及化工、化肥厂区的钢铁设施上喷铝、喷锌防腐；在轴瓦上喷铜、喷巴氏合金；在食品容器上喷锡等。

（三）电弧喷涂

电弧喷涂的过程如图2-25所示。

两根金属丝2作为两个消耗电极，由电机通过变速驱动等速向前送进，在喷嘴3的喷口处相交时，因短路产生电弧。金属丝不断被电弧熔化，随即又被压缩空气吹成细小微粒，并以高速喷向工件5，在清洁而毛糙的工件表面上堆积成涂层4。图中的1是送丝轮。

金属电弧喷涂的主要设备有直流电焊机、控制箱、空气压缩机及供气、供丝装置、电弧喷涂枪及其他附属辅助装置。

这种方法广泛应用于曲轴、一般轴、负荷轴的修复以及制备各种功能性的涂层。由于它的生产效率高、使用成本低，所用的设备和工艺比较简单，所以这种技术得到迅速发展并成为使用最普遍的一种喷涂方法。

（四）等离子喷涂

等离子喷涂是以电弧放电产生等离子体作为高温热源，将喷涂材料迅速加热至熔化或熔融状态，在等离子射流加速下获得高速度，喷射到经过预处理的零件表面形成涂层。

等离子喷涂的主要设备有电源、控制柜、送粉器、等离子喷涂枪等，设备的辅助部分有喷砂机、空气压缩机、油水分离器、清洗装置、喷涂柜以及加温设备等。

由于等离子喷涂的焰流温度高，涂层材料不受熔点高低的限制，焰流速度大，涂层较细密，质量较好，能在普通材料上形成耐磨、耐腐蚀、导电、绝缘的涂层，零件的寿命可提高1～8倍等特点，这种方法可喷涂各种金属、非金属、塑料以及高熔点材料。主要用于喷涂耐磨层，已在修复动力机械中的阀门、阀座、气门等磨损部位取得良好成效。

（五）爆炸喷涂

爆炸喷涂是将经过严格定量的氧和乙炔的混合气体送到喷枪的水冷燃烧筒内，再利用氮气流注入一定量的喷涂粉末悬浮于混合气体中，通过火花塞点燃氧和乙炔，产生燃爆，用此爆炸能加热熔化粉末，并在爆炸力的加速下，熔化粒子以很高的速度喷向工件形成涂层。由于爆炸喷涂的喷射能量大、密度高，所以涂层与基体的结合强度较高。它可喷涂高熔点、高硬度的陶瓷粉末材料，制成优良的抗磨层，用于汽轮机叶片、刀具、模具等。爆炸喷涂虽然黏结强度极高，但成本也极高，沉积速度很慢，应用较少。

四、焊修

把焊接技术用于维修工作时称为焊修。

焊修使基体与焊条焊粉在热能的作用下一起熔化并得到良好的晶内结合，结合强度高。但是，热能的影响会使基体的组织和形状发生变化，这是焊修的关键问题。

根据提供热能的不同方式，焊修可分为电弧焊、气焊和等离子焊等。按照焊修的工艺和方法不同，又分为焊补、堆焊、喷焊和钎焊等。下面分别加以简要介绍。

（一）焊补

1.铸铁

（1）普通铸铁　铸铁由于具有突出的优点，所以至今仍是制造形状复杂、尺寸庞大、易于加工、防振减磨的基础零件的主要材料。在机械设备中，铸铁件的种类和重量约占一半以上。

铸铁件的故障或失效，对在制品来说，多为铸件的气孔、砂眼、裂纹、疏松、浇不足等铸造缺陷。对已加工好的零件来说，多为使用过程中发生的裂纹、磨损等现象。铸件的生产工艺过程较长，工艺费用在铸件价值中占有很大的比重，尤其是尺寸庞大、形状复杂、加工量大的铸铁零件，凝结着机械设备大部分原材料和加工制造成本，许多大铸件，如机床床身、机器底座、大型箱体等，一般单位缺乏自行铸造毛坯和加工的能力。因此，在维修过程中要想方设法修旧利废，补偿它们的自然磨损。铸铁件的焊补，不仅适用于失效零件的修复，而且也作为铸件在制品局部缺陷的修复，可大大降低生产成本。进一步研究铸铁件的修复，具有十分重要的意义。

由于铸铁在焊补时加热和冷却的温度变化很大，可焊性差，会产生许多困难。

①焊补时熔化区小，冷却速度快，石墨化的影响会使焊缝易产生既脆又硬的白口铁；出现气孔和夹渣；使焊缝金属母材不熔合，焊后加工困难；接头易产生裂纹；局部过热使母材性能变坏，晶粒粗大，组织疏松，加剧应力不均衡状态，又促使裂纹产生，甚至脆断。

②铸铁含碳量高，年久的铸件组织老化、性能衰减、强度下降。尤其是长期在高温或腐蚀介质中工作的铸铁，基体松散，内部组织氧化腐蚀，吸收油脂，可焊性进一步降低，甚至焊不上。

③铸铁组织和零件结构形状对焊接要求的多样性，使铸铁焊补工艺复杂化。重大零件需进行全方位施焊，但铸铁焊接性能差、熔点低，铁水流动性大，给焊补带来困难。

④铸件损坏，应力释放，粗大晶粒容易错位，不易恢复原来的形状和尺寸精度。

为此，对铸铁组织进行焊补时，要采取一些必要的技术措施才能保证质量。要选择性能好的铸铁焊条；做好焊前的准备工作，如清洗、预热等；控制冷却速度；焊后要缓冷等。

铸铁件的焊补，主要用于裂纹、破断、磨损、因铸造时产生气孔、熔渣杂质等缺陷的修复。焊补的铸铁主要是灰铸铁，而白口铁则很少应用。

铸铁件的焊补分为热焊和冷焊两种，需根据外形、强度、加工性、工作环境、现场条件等特点进行选择。

①热焊　它是焊前对工件先进行高温预热，焊后加热、保温、缓冷。用气焊和电弧焊均可达到满意的效果。焊前预热600℃以上，焊接过程中不低于500℃，焊后缓冷，工件温度均匀，焊缝与工件其他部位之间的温差小，有利于石墨析出，避免白口、裂纹和气孔。热焊的焊缝与基体的金相组织基本相同，焊后机加工容易，焊缝强度高、耐压小、密封性好。特别适合于铸铁件毛坯或机加工过程中发现形状复杂的基体缺陷修复，也适合于精度要求不太高或焊后可通过机加工修整达到精度要求的铸铁件。但是，热焊需要加热设备和保温炉，劳动条件差，周期长，整体预热变形较大，长时间高温加热氧化严重，对大型铸件来说，应用受到一定限制。主要用于小型或个别有特殊要求的铸件焊补。

②冷焊　冷焊是不对铸件预热或其预热温度低于400℃的情况下进行，一般采用手工电弧焊或半自动电弧焊。冷焊操作方法简便，劳动条件好，施焊的时间较短，具有更大的应用范围，一般铸铁件多采用冷焊。

冷焊时要根据不同的焊补厚度选择焊条的直径，按照焊条直径选择焊补规范，包括电流强度、焊条类型、电源性质、电弧长度等，使焊缝得到适当的组织和性能，减轻焊后加工时的应力危害。冷焊要有较高的焊接技术，为保证焊补质量，需要采取一系列工艺措施，尽量减少输入基体的热量，减少热变形，避免气孔、裂纹和白口等缺陷。

常用的国产铸铁冷焊条有氧化型钢芯铸铁焊条（Z100）、高钒铸铁焊条（Z116和Z117）、纯镍铸铁焊条（Z308）、镍铁铸铁焊条（Z408）、镍铜铸铁焊条（Z508）、铜铁铸铁焊条（Z607和Z612）以及奥氏体铸铜焊条等，它们可按需要分别选用，见表2-3。

铸铁冷焊工艺大致如下。

a.焊前准备。了解零件的结构、尺寸、损坏情况及原因、组织状态、焊接操作条件、应达到的要求等情况，决定修复方案及措施；清整洗净工件；检查损伤情况，对未断件应找出裂纹的端点位置，钻止裂孔；对裂纹零件合拢夹固、点焊定位；坡口制备一般为V形坡口，薄壁件开较浅的尖角坡口；烘干焊条，工件火烤除油；低温预热工件，小件用电炉均匀预热至50～60℃，大件用氧-乙炔焰虚火对焊接部件较大面积进行烘烤。

b.施焊。用小电流、分段、分层、锤击，以减少焊接应力和变形，并限制基体金属成分对焊缝的影响，这是电弧冷焊的工艺要点。

施焊电流对焊补质量影响大。电流过大，熔深大，基体金属成分和杂质向熔池转移，不仅改变了焊缝性质，也在熔合区产生较厚的白口层。电流过小，影响电弧稳定，导致焊不透气孔等缺陷产生。

分段焊的主要作用是减少焊接应力和变形。每焊一小段熄弧后立即用小锤从弧坑开始轻击焊缝周围，使焊件应力松弛，直到焊缝温度下降到不烫手时，再引弧继续焊接下一段。工件较厚时应采用多层焊，后焊一层对先焊一层有退火软化作用。使用镍基焊条时，可先用它焊上两层，再用低碳钢焊条填满坡口，节约贵重的镍合金。多裂纹焊件用分散顺序焊补，即先焊支裂纹，再焊主裂纹，最后焊主要的止裂孔。焊缝经修整后，使组织致密。

对手工气焊冷焊时应注意采用“加热减应”焊补。“加热减应”又叫“对称加热”，就是在焊补时，另外用焊炬对焊件已选定的部件加热，以减少焊接应力和变形，这个加热部位就叫“减应区”。用“加热减应”焊补的关键，在于确定合适的“减应区”。“减应区”加热或冷却不影响焊缝的膨胀和收缩，它应选在零件棱角、边缘和筋等强度较大的部位。

c.焊后处理。为缓解内应力，焊后工件必须保温和缓慢冷却；清除焊渣；检查质量。铸铁零件常用的焊补方法见表2-4。

对于大、中型不重要或非受力的铸铁件，或焊后不再切削加工的零件，也可以采用低碳钢焊条进行冷焊。焊缝具有钢的化学成分，在钢与铸铁的交界区通常是不完全熔化区，易产生白口组织，这种焊缝强度低。为增加焊缝强度，在现场通常用加强螺钉法进行焊补，将螺钉插入焊补部分的边缘和坡口斜面上，如图2-26所示。

当铸铁件裂纹处的厚度小于12mm时，可不开坡口。厚度超过12mm时应开V形或X形坡口，其深度为裂纹深度的0.5～0.6倍。螺钉直径可按焊件厚度选择，一般是它的0.15～0.20倍，螺钉的插入深度为直径的1.5～2.0倍，螺钉的间距为直径的4～10倍，螺钉露出部分的长度等于直径，插入钉的数量要根据剪应力计算。若焊件不允许焊缝凸出表面时，则要开6～20mm深的沟槽，填满沟槽即可满足焊缝的强度。

（2）球墨铸铁　球墨铸铁比普通铸铁难焊。其主要原因如下。

①作为球化剂的镁在焊补时极易烧损，使焊缝中的碳球化困难。同时，镁又是白口化元素，在焊补和焊后热处理不当时易使焊缝和熔合区产生白口。

②球墨铸铁的弹性模量和体积收缩量均比普通铸铁大，焊补区产生的拉应力及因此而产生的裂纹倾向要比后者大得多。

为保证球墨铸铁零件的焊补质量，必须对焊补方法和工艺、焊接材料、焊后处理工艺等进行正确选择。

用钢芯球墨铸铁焊补时，焊条药皮中含有石墨化元素的球化剂，可使焊缝仍为球墨铸铁。使用这种焊条，工件需预热，小件500℃左右，大件700℃左右；焊后缓冷并热处理，正火时加热至900～920℃，保温2.5h，随炉冷至730～750℃，保温2h，取出空冷；或退火处理，加热至900～920℃，保温2.5h，随炉冷至100℃以下出炉。

用镍铁焊条及高钒焊条冷焊时，最好也能适当预热至100～200℃，焊后其焊缝的加工性能良好。用钇基重稀土铸芯球墨铸铁焊条，使用效果较好，焊补时用直流电，焊后要正火或退火处理。

气焊为球墨铸铁焊补提供了有利条件，可预热，防止白口产生，镁的蒸发损失少，宜用于质量要求较高的中小件焊修。

2.有色金属

机械设备中常用的有色金属有铜及铜合金、铝及铝合金等。因它们的导热性高、线胀系数大、熔点低、高温状态下脆性较大、强度低、很容易氧化，所以可焊性差，焊补比较复杂和困难。

（1）铜及铜合金　其特点是：在焊补过程中，铜易氧化，生成氧化亚铜，使焊缝的塑性降低，促使产生裂纹；导热性强，比钢大5～8倍，焊补时必须用高而集中的热源；热胀冷缩量大，焊件容易变形，其内应力增大；合金元素的氧化、蒸发和烧损，使其改变合金成分，引起焊缝力学性能降低，产生热裂纹、气孔、夹渣；铜在液态时能溶解大量氢气，冷却时过多的氢气来不及析出，而在焊缝熔合区形成气孔，这是铜及合金焊补后常见的缺陷之一。

针对上述特点，要保证焊补的质量，必须重视以下问题。

①焊补材料及其选择　目前国产的电焊条主要品种有：TCu（T107），用于焊补铜结构件；TCuSi（T207），用于焊补硅青铜；TCuSnA或TCuSnB（T227），用于焊补磷青铜、紫铜和黄铜；TCuAl或TCuMnAl（T237），用于焊补铝青铜及其他铜合金。气焊和氩弧焊焊补时用焊丝，常用的有：SCu-1或SCu-2（丝201或丝202），适用于焊补紫铜；SCuZn-3（丝221），适用于焊补黄铜。用气焊焊补紫铜和黄铜合金时，也可使用焊粉。

②焊补工艺　焊补时必须做好焊前准备，对焊丝和焊件进行表面清理，开60°～90°的V形坡口。施焊时要注意预热，一般温度为300～700℃，注意焊补速度，遵守焊补规范，锤击焊缝；气焊时选择合适的火焰，一般为中性焰；电弧焊则要考虑焊法。焊后要进行热处理。

（2）铝及铝合金　铝氧化比铜容易，它生成致密难熔的氧化铝薄膜，熔点很高，焊补时很难熔化，阻碍基体金属的熔合，易造成焊缝金属夹渣，降低力学性能及耐蚀性；铝的吸气性大，液态铝能溶解大量氢气，快速冷却凝固时，氢气来不及析出，易产生气孔；铝的导热性好，需要高而集中的热源；热胀冷缩严重，易产生变形；由于铝在固液态转变时无明显的颜色变化，焊补时不易根据颜色变化来判断熔池的温度；铝合金在高温下强度很低，焊补时易引起塌落和焊穿现象。以上是铝与铝合金焊补的特点，它是由其本身的一些特性决定的。

焊补铝及铝合金时，一般都采用与母材成分相近的标准牌号的焊丝。常用的有：丝301（纯铝焊丝），焊补纯铝及要求不高的铝合金；丝311（铝硅合金焊丝）通用焊丝，焊补铝镁合金以外的铝合金；丝321（铝锰合金焊丝），用于焊补铝锰合金及其他铝合金；丝331（铝镁合金焊丝），焊补铝镁合金及其他铝合金。

为了使焊补顺利进行，保证焊缝质量，在气焊焊补时需添加焊粉，消除气化膜及其他杂质，如气剂401（CJ401）。

铝及铝合金焊补，以气焊应用最多。因为气焊设备简单、操作方便，但质量较差、变形较大，生产效率较低，不易掌握。主要用于耐蚀性要求不高、壁厚不大的小型铝合金工件的焊补。其气焊工艺是：进行焊前清理，用化学方法或机械方法清理工件焊接处和焊丝表面的油污杂质；开V形、X形或U形坡口；焊补较大零件的裂纹在两端打止裂孔；背面用石棉板或紫铜板垫上，离焊补较近的边缘用金属板挡牢，防止金属溢流。施焊时需预热；采用小号焊嘴；中性焰或轻微碳化焰，忌使用氧化焰或碳化焰，避免氧化和使氢气带入熔池，产生气孔；注意焊嘴和焊丝的倾角；根据焊补厚度确定左焊或右焊；整条焊缝尽可能一次焊完，不要中断；特别注意加热温度。工件焊后应缓冷，待完全冷却后用热水刷洗焊缝附近，把残留焊粉熔渣冲净。

对于大型铝及铝合金件的焊补，宜用电弧焊。焊前准备同气焊工艺。常用的焊条有：L109，焊补纯铝及一般接头要求不高的铝合金；L209，焊补铝板、铝硅铸件、一般铝合金及硬铝；L309，用于纯铝、铝锰合金及其他铝合金工件的焊补。在电弧焊工艺中，主要是预热、烘干药皮；选择焊条直径和焊接电流；操作时，在保持电弧稳定燃烧的前提下，尽量用短弧焊、快速施焊，防止金属汽化，减少飞溅，增加熔透深度。电弧焊由于对电弧热调节和操作较困难，所以对焊工要求较高。

3.钢

对钢工件进行焊补主要是为修复裂纹和补偿磨损尺寸。由于钢的种类繁多，所含各种元素在焊补时都会发生一定的影响，因此可焊性差别很大。其中以含碳量的变化最为显著。低碳钢和低碳合金钢在焊补时发生淬硬的倾向较小，有良好的可焊性；随着含碳量的增加，可焊性降低；高碳钢和高碳合金钢在焊补后因温度降低，易发生淬硬倾向，并由于焊区氢气的渗入，使马氏体脆化，易形成裂纹。焊补前的热处理状态对焊补质量也有影响，含碳或合金元素很高的材料都需经热处理后才能使用，损坏后如不经退火就直接焊补比较困难，易产生裂纹。钢件的裂纹可分为焊缝金属在冷却时发生的热裂纹和近焊缝区母材上由于脆化发生的冷裂纹两类。

（1）低碳钢　它的焊接性能良好，不需要采取特殊的工艺措施。手工电弧焊一般选用J42型焊条即可获得满意的结果。若母材或焊条成分不合格、碳偏高或硫过高、或在低温条件下焊补刚度大的工件时，有可能出现裂纹，在这种情况下要注意选用优质焊条，如J426、J427、J506、J507等，同时采用合理的焊补工艺，必要时预热工件。在操作时注意引弧、运焊条、焊缝的起头和收尾。在确定其工艺参数时要考虑电流、电压、焊条直径、电源种类和极性以及焊补速度等，避免缺陷的产生。气焊时一般选用与被焊金属相近的材料，不用气焊粉。操作时注意火焰选用及调整、点火和熄火、焊补顺序和操作方法等，防止缺陷产生。

（2）中碳钢　中碳钢焊补的主要困难是在焊缝内，特别是弧坑处非常容易产生热裂纹。其主要原因是在焊缝中碳和硫的含量偏高，特别是硫的存在。结晶时产生的低熔点硫化铁以液态或半液态存在于晶间层中形成极脆弱的夹层，一旦收缩即引起裂纹。在焊缝处，尤其是在近焊缝区的母材上还会出现冷裂纹。它是在焊后冷却到300℃左右或更低的温度时出现，有的甚至在冷却后经过若干时间后产生的。其主要原因是钢的含碳量增高后，淬火倾向也相应增大，母材近焊缝区受热的影响，加热和冷却速度都大，结果产生低塑性的淬硬组织。另外，焊缝及热影响区的含氢量随焊缝的冷却而向热区扩散，那里的淬硬组织由于氢的作用而碳化，即因收缩应力而导致裂纹产生。

还有一种是热应力裂纹，产生裂纹的部位经常在大刚度焊件薄弱断面上，例如厚板坡口中的第一二道焊缝、定位焊缝或母材减薄处，产生的时间是在冷却过程中。造成裂纹的主要原因是焊补区的刚性过大，使其不能自由收缩，产生巨大的焊补应力，焊件薄弱断面因承受不了焊补应力而开裂。

首先，要进行预热，预热是防止焊补中碳钢工件产生裂纹的主要措施，尤其是工件刚度较大时，预热有利于降低影响区的最高硬度，防止冷裂纹和热应力裂纹，改善接头塑性，减少焊后残余应力。通常，35钢和45钢的预热温度为150～200℃，最好整体预热。其次，要根据钢件的工作条件和性能要求选用合适的焊条，尽量选用抗裂性能较强的碱性低氢型焊条或铬镍不锈钢焊条。第三，设法减少母材熔入焊缝金属中的比例，采用V形坡口，第一层焊缝用小电流、慢焊速，注意母材熔透，避免产生夹渣和未熔合等缺陷。第四，避免焊补区受热过大和焊补区与焊件整体之间产生过大的温差。第五，焊后尽可能缓慢冷却，并进行低温回火，在电炉或其他密封炉内150～200℃的温度下保温2～4h，随炉冷却，消除部分焊补应力。

（3）高碳钢　这类钢的焊接特点与中碳钢基本相似。由于含碳量更高，焊后硬化和裂纹倾向更大，可焊性更差，因此焊补时对焊条的要求更高。一般的选用J506或J507；要求高的选用J607或J707。必须进行预热，且温度不低于350℃。为防止产生缺陷，尽量减少母材的熔化，用小电流慢速度施焊。焊后要进行热处理。

（二）堆焊

堆焊是焊接工艺方法的一种特殊应用。它的目的不是形成接头焊缝，而是在零件表面上堆敷一层金属，得到一定尺寸，弥补基体上的损失，或赋予零件表面一定的特殊性能，比新件更耐磨、耐蚀，从而节约材料和资金，延长使用寿命。

由于堆焊与焊接的任务不同，因此，在焊接材料的应用以及生产工艺上均有它本身的特点。但是，作为焊接工艺方法的一种特殊应用，堆焊的特殊实质、工艺原理、热过程以及冶金过程的基本规律和焊接并没有什么不同。绝大多数的熔焊方法均可用于堆焊，目前应用最广的有手工电弧堆焊、氧-乙炔堆焊、振动堆焊、埋弧堆焊、等离子弧堆焊等。

堆焊的主要工艺特点如下。

①堆焊层金属与基体金属有很好的结合强度，堆焊层金属具有很好的耐磨性和耐蚀性。

②堆焊形状复杂的零件时，对基体金属的热影响最小，防止焊件变形和产生其他缺陷。

③可以快速得到大厚度的堆焊层，生产效率高。

堆焊材料主要有焊条、焊丝和堆焊合金粉末。按药皮的不同，焊条分为代氢型、钛钙型和石墨型。按主要用途不同，可分为不同硬度的常温堆焊焊条、常温高锰钢焊条、合金铸铁堆焊焊条、碳化钨堆焊焊条、钴基合金堆焊焊条等。焊丝主要有管状焊丝和硬质合金堆焊焊丝。合金粉末主要有高硬度、高耐磨的镍基、钴基、铁基合金粉末以及高钴、高硅合金铸铁粉末等。关于它们的主要性能和用途可查阅有关手册和资料。

（三）喷焊

喷焊是在喷涂基础上发展起来的。它将喷涂层再进行一次重熔过程处理，与基体表层材料达到熔融状态，进一步形成更紧密的冶金结合层，在零件表面获得一层类似堆焊性能的涂层。喷焊可以看成是合金喷涂和金属堆焊两种工艺的复合，它克服了金属喷涂层结合强度和硬度低等缺陷，同时使用高合金粉末之后可使喷焊层具有一系列的特殊性能，这是一般堆焊所不易得到的。但是，喷焊又不同于堆焊，堆焊时基体的熔池较深且不规则，而喷焊基体表面的熔化层薄而均匀；喷焊与涂焊又有所区别，涂焊时工件表面未熔化，而喷焊表面产生熔化熔敷层。喷焊不仅用来修复表面磨损的零件，当使用合金粉喷焊时，能使修复件比新件更耐磨，而且它还可用于新零件表面的强化、装饰等，使零件的使用性能更好，寿命更长。因此，喷焊日益受到设计、制造和维修部门的重视，得到较广泛的应用。

（四）钎焊

钎焊是将熔点比基体金属低的材料作钎料，把它放在焊件连接处一同加热到高于钎料熔点而低于基体金属的熔点温度，利用熔化后液态钎料润湿基体金属，填充接头间隙，并与基体金属产生扩散作用而把分离的两个焊件连接起来的一种焊接方法。

钎焊具有温度低、对焊接件组织和力学性能影响小、接头光滑平整、工艺简单、操作方便等优点。但是又有接头强度低、熔剂有腐蚀作用等缺点。

钎焊适用于焊接薄板、薄管、硬质合金刀头及焊修铸铁件、电气设备等。

钎焊根据钎料熔化温度的不同分为两类。

①软钎焊，即钎料的熔点在450℃以下进行钎焊。也称低温钎焊，如锡焊等。常用的钎料是锡铅焊料。

②硬钎焊，用熔点高于450℃的钎料进行钎焊。常用的钎料有铜锌、铜磷、银基、铝基等，尤以前两种应用最广。

钎焊按采用的热源不同又可分为火焰钎焊、炉中钎焊、高频钎焊等。

为了使工件焊接牢固，钎焊时必须要用熔剂。它的作用是熔解和清除零件钎焊部分表面的氧化物，保护钎焊零件表面不受氧化，改善液态钎料对焊件的润湿性。熔剂的选择应依基体金属的种类而定，选择不当会影响焊接质量。常用的熔剂有铝钎焊熔剂和银钎焊熔剂。软钎焊还可用松香或氯化锌等作熔剂。当用铜锌钎料时，也可用100%硼砂或50%硼砂加50%硼酸等作为熔剂。

最近，用锡铋合金钎焊机床导轨面的划伤和研伤取得了较好的技术经济效果。它是根据锡铋在常温下稳定、铋在熔融凝结后体积增大，加之锡铋合金熔点低、流动性好、焊条可自制、操作简便、硬度低于铸铁、焊缝可用刮刀修整等特点而获得广泛应用。

五、电镀

电镀是利用电解的方法，使金属或合金沉积在零件表面上形成金属镀层的工艺方法。电镀修复法不仅可以用于修复失效零件的尺寸，而且可以提高零件表面的耐磨性、硬度和耐腐蚀性以及其他用途等。电镀是修复机械零件的最有效方法之一，在机械设备维修领域中应用广泛。目前常用的电镀修复法有镀铬、镀铁和刷镀等。

（一）镀铬

1.镀铬层的性能及应用范围

镀铬层的优点是：硬度高（800～1000HV，高于渗碳钢、渗氮钢），摩擦系数小（为钢和铸铁的50%），耐磨性高（高于无镀铬层的2～50倍），热导率比钢和铸铁约高40%；具有较高的化学稳定性，能长时间保持光泽，抗腐蚀性强；镀铬层与基体金属有很高的结合强度。

镀铬层的主要缺点是性脆，它只能承受均匀分布的载荷，受冲击易破裂。而且随着镀层厚度增加，镀层强度、疲劳强度也随之降低。

镀铬层可分为平滑镀铬层和多孔性镀铬层两类。平滑镀铬层具有很高的密实性和较高的反射能力，但其表面不易储存润滑油，一般用于修复无相对运动的配合零件尺寸，如测量工具、冲压模和锻模等。而多孔性镀铬层的表面形成无数网状沟纹和点状孔隙，能储存足够的润滑油以改善摩擦条件，可修复具有相对运动的各种零件尺寸，如比压大、温度高、滑动速度大和润滑不充分的零件、切削机床的主轴、镗杆等。

镀铬层应用广泛，可用来修复零件尺寸和强化零件表面。但是，补偿尺寸不宜过大，通常镀铬层厚度控制在0.3mm以内为宜。镀铬层还可用来装饰和防护表面。许多钢制品表面镀铬，既可装饰又可防腐蚀。此时镀铬层的厚度通常很小（几微米）。但是，在镀防腐装饰性铬层之前应先镀铜或镍作底层。此外，镀铬层还有其他用途。例如在塑料和橡胶制品的压模上镀铬，改善模具的脱模性能等。但是必须注意，由于镀铬电解液是强酸，其蒸气毒性大，污染环境，劳动条件差，因此需采取有效措施加以防范。

2.镀铬工艺

镀铬的一般工艺过程如下。

（1）镀前表面处理

①机械准备加工　为了得到正确的几何形状和消除表面缺陷并达到表面粗糙度要求，工件要进行准备加工和消除锈蚀，以获得均匀的镀层。

②绝缘处理　不需镀覆的表面要作绝缘处理。通常先刷绝缘性清漆，再包扎乙烯塑胶带，工件的孔眼则用铅堵牢。

③除去油脂和氧化膜　可用有机溶剂、碱溶液等将工件表面清洗干净，然后进行弱酸蚀，以清除工件表面上的氧化膜，使表面显露出金属的结晶组织，增强镀层与基体金属的结合性。

（2）施镀　工件装上挂具吊入镀槽进行电镀，根据镀铬层种类和要求选定电镀规范，按时间控制镀层厚度。设备修理中常用的电解液成分是CrO3，150～250g/L；H2SO4，0.75～2.5g/L；工作温度（温差±1℃）为55～60℃。

（3）镀后检查和处理　镀后检查镀层质量，观察镀层表面是否镀满及色泽，测量镀层的厚度和均匀性。如果镀层厚度不合要求，可重新补镀。如果镀层有起泡、剥落、色泽不符合要求等缺陷时，可用10%盐酸化学溶解或用阳极腐蚀退除原铬层，重新镀铬。对镀铬厚度超过0.1mm的较重要零件应进行热处理，以提高镀层的韧性和结合强度。一般温度采用180～250℃，时间是2～3h，在热的矿物油或空气中进行。最后根据零件技术要求进行磨削加工，必要时进行抛光。镀层薄时，可直接镀到尺寸要求。

（二）镀铁

在50℃以下至室温的电解液中镀铁的工艺，称之为低温镀铁。它具有可控制镀层硬度（30～65HRC）、提高耐磨性、沉积速度快（每小时0.60～1mm）、镀铁层厚度可达2mm、成本低、污染小等优点。

镀铁层可用于修复在有润滑的一般机械磨损条件下工作的动配合副的磨损表面和静配合副的磨损表面，以恢复尺寸。但是，镀铁层不宜用于修复在高温或腐蚀环境、承受较大冲击载荷、干摩擦或磨料磨损条件下工作的零件。镀铁层还可以用于补救零件加工尺寸的超差。当磨损量较大，又需耐腐蚀时，可用镀铁层做底层或中间层补偿磨损的尺寸，然后再镀防腐蚀性好的镀层。

（三）刷镀

刷镀是在镀槽电镀基础上发展起来的新技术，在20世纪80年代初获得了迅速发展。过去用过很多名称，如涂镀、快速（笔涂）电镀、无槽电镀等，现国家标准称之为刷镀。刷镀是依靠一个与阳极接触的垫或刷提供电镀需要的电解液的电镀方法。电镀时，垫或刷在补镀的工件（阴极）上移动而得到需要的镀层。

1.刷镀的工作原理

图2-27为刷镀的工作原理示意。刷镀时工件与直流电源的负极连接，刷镀笔与电源正极连接。刷镀笔上的阳极包裹着棉花和棉纱布，蘸上刷镀专用的电解液，与工件待镀表面接触并做相对运动。接通电源后，电解液中的金属离子在电场作用下向工件表面迁移，从工件表面获得电子还原为金属原子，结晶沉积在工件表面上形成金属镀层。随着时间延长，镀层逐渐增厚，直至达到所需要的厚度。镀液可不断地蘸用，或用注射管、液压泵滴入。

2.刷镀的特点

①设备简单，工艺灵活，操作简便。工件尺寸形状不受限制，尤其是可以在现场不解体即进行修复，凡镀笔可触及的表面，不论盲孔、深孔、键槽均可修复，给设备维修或机加工超差件的修旧利废带来极大的方便。

②结合强度比槽镀高，比喷涂更高。

③沉积速度快，一般为槽镀的5～50倍，辅助时间少，生产效率高。

④工件加热温度低，通常小于70℃，不会引起变形和金相组织变化。

⑤镀层厚度可精确控制，镀后一般不需机械加工，可直接使用。

⑥操作安全，对环境污染小，不含毒品，储运无防火要求。

⑦适应材料广，常用金属材料基本上都可用刷镀修复。焊接层、喷涂层、镀铬层等的返修也可应用刷镀技术。淬火层、氮化层不必进行软化处理便可进行刷镀。

3.刷镀的应用范围

刷镀技术近年来推广很快，在机修领域其应用范围主要有以下几个方面。

①恢复磨损或超差零件的名义尺寸和几何形状。尤其适用于精密结构或一般结构的精密部分及大型、贵重零件不慎超差等的修复。常用于滚动轴承、滑动轴承及其配合面、键槽及花键、各种密封配合表面、主轴、曲轴和各种机体等。

②修复零件的局部损伤。如划伤、凹坑、腐蚀等。

③改善零件表面的性能。如提高耐磨性、做新件防护层、氧化处理、改善钎焊性、防渗碳、防氮化、做其他工艺的过渡层（如喷涂、高合金钢槽镀等）。

④修复电气元件，如印刷电路板、触点、接头、开关及微电子元件等。

⑤用于除去零件表面部分金属层。如刻字、去毛刺、动平衡去重等。

⑥通常槽镀难以完成的项目，如盲孔、超大件、难拆难运件等。

⑦对文物和装饰品进行维修或装饰。

4.刷镀溶液

刷镀溶液根据用途分为表面准备溶液、沉积金属溶液、去除金属用的溶液和特殊用途溶液。常用的表面准备溶液和刷镀溶液的性能和用途分别见表2-5和表2-6。

5.刷镀设备

刷镀的主要设备是专用直流电源和镀笔，此外还有一些辅助器具和材料。目前SD型刷镀电源应用广泛，它具有使用可靠、操作方便和精度高等特点。电源的主电路供给无级调节的直流电源，控制线路中有快速过流保护装置、安培小时计及各种开关仪表等。

刷镀笔由导电手柄和阳极组成，常见结构如图2-28所示。刷镀笔上阳极的材料最好选用高纯细结构的石墨。为适应各种表面的刷镀，石墨阳极可做成圆柱、半圆、月牙、平板和方条等各种形状。不论采用何种结构形状的阳极，都必须用适当材料包裹，形成包套以储存镀液，并防止阳极与镀件直接接触短路。同时，又对阳极表面腐蚀下来的石墨微粒和其他杂质起过滤作用。常用的阳极包裹材料主要是医用脱脂棉和涤棉套管等。包裹时要紧密均匀、可靠，以免使用时出现松脱现象。

6.刷镀工艺过程

（1）镀前准备　清整工件表面至光洁平整，如脱脂除锈、去掉飞边毛刺等。预制键槽和油孔的塞堵。如需机械加工时，应在满足修整加工目的的前提下，去掉的金属越少越好（以节省镀液），磨得越光越好（以提高镀层的结合力），其表面粗糙度值一般不高于Ra1.6μm。

（2）电净　在上述清理的基础上，还必须用电净液进一步通电处理工作表面。通电使电净液成分离解，形成气泡，撕破工件表面油膜，达到脱脂的目的。电净时镀件一般接于电源负极，但对疲劳强度要求甚严的工件，则应接于电源正极，旨在减少氢脆。电净时的工作电压和时间应根据工件的材质和表面形状而定。电净的标准是，冲水时水膜均匀摊开。

（3）活化　电净之后紧接着是活化处理。其实质是除去工件表面的氧化膜，使工件表面露出纯净的金属层，为提高镀层与基体之间的结合力创造条件。活化时，工件必须接于电源正极，用刷镀笔蘸活化液反复在刷镀表面刷抹。低碳钢处理后，表面应呈均匀银灰色，并无花斑。中碳钢和高碳钢的活化过程是，先用2号活化液活化至表面呈灰黑色，再用3号活化液活化至表面呈均匀银灰色。活化后，工件表面用清水彻底冲洗干净。

（4）刷过渡层　活化处理后，紧接着就刷镀过渡层。过渡层的作用主要是提高镀层与基体的结合强度及稳定性。常用的过渡层镀液有特殊镍和碱性铜。碱性铜适用于改善钎焊性或需防渗碳、防渗氮以及需要良好电气性能的工件，碱性铜过渡层的厚度限于0.01～0.05mm。其余一般采用特殊镍作过渡层，为了节约成本，通常只需刷镀2μm厚即可。

（5）刷工作层　视情况选择工作层并刷镀到所需厚度。刷镀时单一镀层厚度不能过大，否则镀层内残余应力过大可能使镀层产生裂纹或剥离。根据实践经验，单一刷镀层的最大允许厚度列于表2-7中，供刷镀时参考。当需要刷镀大厚度的镀层时，可采用分层刷镀的方法。这种镀层是由两种乃至多种性能的镀层按照一定的要求组合而成的，因而称为组合镀层。采用组合镀层具有提高生产率，节约贵重金属，提高经济性等效果。但是，组合镀层的最外一层必须是所选用的工作镀层。

（6）刷镀后的检查和处理　刷镀后清洗干净工件上的残留镀液并干燥，检查镀层色泽及有无起皮、脱层等缺陷，测量镀层厚度，需要时送机械加工。若工件不再加工或直接使用，应涂防锈液。

六、粘接

应用粘接剂对失效零件进行修补或连接，恢复零件使用功能的方法称为粘接修复法。近年来粘接技术发展很快，在机械设备修理中已得到越来越广泛的应用。

（一）粘接工艺的特点

粘接工艺具有如下优点。

①不受材质限制，各种相同或异种材料均可粘接。

②粘接的工艺温度不高，不会引起母材金相组织的变化和热变形，不会产生裂纹等缺陷，因而可以粘补铸铁件、铝合金件和薄件、细小件等。

③粘接时不破坏原件强度，不易产生局部应力集中。与铆接、螺纹连接、焊接相比，减轻结构质量20%～25%，表面美观平整。

④工艺简便，成本低，工期短，便于现场修复。

⑤胶缝有密封、耐磨、耐腐蚀和绝缘等性能，有的还具有隔热、防潮、防震减震性能。两种金属间的胶层还可防止电化学腐蚀。

其缺点是：不耐高温（一般只有150℃，最高300℃，无机胶除外）；抗冲击、抗剥离、抗老化性能差；粘接强度不高（与焊接、铆接比）；粘接质量的检查较困难。所以，要充分了解粘接工艺特点，合理选择粘接剂和粘接方法，使其在修理工作中充分发挥作用。

（二）粘接方法

①热熔粘接法　该法利用电热、热气或摩擦热将粘接面加热熔融，然后叠合加上足够的压力，直到冷却凝固为止。主要用于热塑性塑料之间的粘接，大多数热塑性塑料表面加热到150～230℃即可进行粘接。

②熔剂粘接法　非结晶性无定形的热塑性塑料、接头加单纯溶剂或含塑料的溶液，使表面熔融，从而达到粘接目的。

③粘接剂粘接法　利用粘接剂将两种材料或两个零件粘接在一起，达到所需的强度。该法应用最广，可以粘接各种材料，如金属与金属、金属与非金属、非金属与非金属等。

粘接剂品种繁多，其分类方法也很多。按粘料的化学成分可分为有机粘接剂和无机粘接剂；按原料来源分为天然粘接剂和合成粘接剂；按粘接接头的强度特性分为结构粘接剂和非结构粘接剂；按粘接剂状态分为液态粘接剂和固体粘接剂；粘接剂的形状有粉状、棒状、薄膜、糊状及液体等；按热性能分为热塑性粘接剂与热固性粘接剂等。

天然粘接剂组成简单，合成粘接剂大都由多种成分配合而成。通常由具有黏性和弹性的天然材料或高分子材料的基料加入固化剂、增塑剂、增韧剂、稀释剂、填充剂、偶联剂、溶剂、防老剂等添加剂。这些添加剂是否加入，视粘接剂的性质和使用要求而定。合成粘接剂又可分为热塑性（如丙烯酸酯、纤维素聚酚氧、聚酰亚铵）、热固性（如酚醛、环氧、聚酯、聚氨酯）、橡胶（如氯丁、丁腈）以及混合型（如酚醛-丁腈、环氧-聚硫、酚醛-尼龙）等。其中环氧树脂粘接剂对各种金属材料和非金属材料都有较强的粘接能力，具有良好的耐水性、耐有机溶剂性、耐酸碱与耐腐蚀性，收缩性小，电绝缘性能好，应用最为广泛。表2-8中列出了机械设备修理中常用的几种粘接剂。

（三）粘接工艺

①粘接剂的选用　选用粘接剂时主要考虑被粘接件的材料、受力情况及使用的环境，并综合考虑被粘接件的形状、结构和工艺上的可能性，同时应成本低、效果好。

②接头设计　在设计接头时，应尽可能使粘接接头承受或大部分承受剪切力；尽可能避免剥离和不均匀扯离力的作用；尽可能增大粘接面积，提高接头承载能力；尽可能简单实用，经济可靠。对于受冲击或承受较大作用力的零件，可采取适当的加固措施，如铆接、螺纹连接等形式。

③表面处理　其目的是获得清洁、粗糙、活性的表面，以保证粘接接头牢固。它是整个粘接工艺中最重要的工序，关系到粘接的成败。

表面清洗可先用干布、棉纱等除尘、清除厚油脂，再以丙酮、汽油、三氯乙烯等有机溶剂擦拭，或用碱液处理脱脂去油。用锉削、打磨、粗车、喷砂、电火花拉毛等方法除锈及氧化处理层，并可粗化表面。其中喷砂的效果最好。金属件的表面粗糙度以Ra12.5μm为宜。经机械处理后，再将表面清洗干净，干燥后待用。

必要时还可通过化学处理使表面层获得均匀、致密的氧化膜，以保证粘接表面与粘接剂形成牢固的结合。化学处理一般采用酸洗、阳极处理等方法。钢、铁与天然橡胶粘接时，若在钢、铁表面进行镀铜处理，可大大提高粘接强度。

④配胶　不需配制的成品胶使用时摇匀或搅匀，多组分的胶配制时要按规定的配比和调制程序现用现配，在使用期内用完。配制时要搅拌均匀，并注意避免混入空气，以免胶层内出现气泡。

⑤涂胶　应根据粘接剂的不同形态选用不同的涂布方法。如对于液态胶，可采用刷涂、刮涂、喷涂和用滚筒涂布等方法。涂胶时应注意保证胶层无气泡、均匀而不缺胶。涂胶量和涂胶次数因胶的种类不同而异，胶层厚度宜薄。对于大多数粘接剂，胶层厚度控制在0.05～0.2mm范围内为宜。

⑥晾置　含有溶剂的粘接剂，涂胶后应晾置一定时间，以使胶层中的溶剂充分挥发，否则固化后胶层内产生气泡，降低粘接强度。晾置时间的长短，温度的高低都因胶而异，应按各自的规定严格把握。

⑦固化　晾置好的两个被粘接件可用来进行合拢、装配和加热、加压固化。除常温固化胶外，其他胶几乎均需加热固化。即使是室温固化的粘接剂，提高其粘接温度也对粘接效果有益。固化时应缓慢升温和降温。升温至粘接剂的流动温度时，应在此温度保温20～30min，使胶液在粘接面充分扩散、浸润，然后再升至所需温度。固化温度、压力和时间应视粘接剂的具体类型而定。加温时可使用恒温箱、红外线灯、电炉和电感应加热等方法。

⑧质量检验　粘接件的质量检验有破坏性检验和无损检验两种。破坏性检验是测定粘接件的破坏强度。在实际生产中常用无损检验，一般通过观察外观和敲击听声音的方法进行检验，其准确性很大程度上要取决于检验人员的经验。近年来，一些先进技术如声阻法、激光全息摄影、X光检验等也用于粘接件的无损检验，取得了很大进展。

⑨粘接后的加工　有的粘接件粘接后还要通过机械加工或钳工加工至技术要求。加工前应进行必要的倒角、打磨，加工时应控制切削力和切削温度。