發展歷程
在
中國,汽車零件修理髮展最快的時期是在20世紀70年代末80年代初,解決了當時汽車維修配件供應不足的問題,各種零件修理工藝由開發到成熟,並得到廣泛套用。一些新材料、新工藝用於汽車零件修理,促進了零件快速修復技術、強化修復技術、美容修復技術的發展。汽車零件修復再利用符合建設節約型社會的要求,應大力倡導。一些已開發國家採用集中、規模、專業化的零件修復組織方式,將修復翻新件作為一種商品出售,既節約資源,又滿足不同購買力的需求,值得借鑑。
零件損傷類型
汽車零件的損傷主要有
變形、
斷裂、
鏽蝕和
磨損四類。對前三類損傷一般採用
冷加工、
熱加工或膠粘等方法修理。如一般零件變形可用冷壓或熱壓校正後再進行機械加工修理;軸類零件斷裂可用
鑲套、
焊接、
鍛接等方法修理;氣缸體水套出現裂紋可用
焊、
鉚或
膠粘方法修理。零件磨損是最常見的損傷。磨損沒有超出規定修理尺寸的零件按修理尺寸加工,磨損已超出修理尺寸的零件則採用
堆焊、
噴塗、
電鍍等金屬覆蓋工藝以及膠粘等方法修理。選擇汽車零件修復工藝,應以能夠滿足零件的技術性能要求,技術上可行,經濟上合算為依據。
修理方法
堆焊修理法
在零件磨損的表面堆焊一層金屬,然後進行加工,使零件恢復到原來尺寸的修理方法。此法的優點是:焊層與基體熔合,結合強度高;可按零件需要選用適宜的
焊條或
焊絲,從而控制堆焊層的化學成分。缺點是零件焊後有較大的變形。堆焊方法有手工堆焊和自動堆焊。手工堆焊有
電弧焊和氧-乙炔焊兩種工藝。手工堆焊設備簡單,在汽車保修企業中套用廣泛。
自動堆焊是將零件裝在堆焊工具機上,一邊轉動,一邊施焊。常用的自動堆焊有振動堆焊、二氧化碳保護焊和埋弧焊三種工藝,以振動堆焊套用較為普遍。
振動焊接
電源電壓為14~18伏,電流為130~170安。焊絲為直徑1.4~1.6毫米的高碳鋼絲。施焊時,焊絲尖端不斷地振動,使電路斷開時產生自感電動勢,熔化焊絲,進行堆焊。振動焊接的特點是:電壓低、電弧熱量不大、零件變形小,但焊層中
氣孔、夾碴、
裂紋較多,降低了零件的
疲勞強度。此法適用於修理曲軸和各種軸銷零件。
保護焊
在二氧化碳氣體的籠罩下進行堆焊。由於二氧化碳在電弧高溫下能與熔池鐵水中的碳反應生成一氧化碳,有些一氧化碳氣體自熔池中逸出,來不及逸出的就成為焊層里的氣孔,因而影響堆焊質量。因此,為了減少氣孔,
二氧化碳保護焊多採用含碳量低並有充足脫氧劑的專用低碳錳矽合金鋼焊絲,焊絲直徑為0.4~0.6毫米,堆焊層強度高、氣孔少、無裂紋,但硬度偏低。此法適用於修理駕駛室、葉子板等薄板件。
埋弧焊
又稱熔劑層下焊接。焊絲是直徑1.4~1.6毫米的鋼絲。將熔劑撒敷在焊道上,在熔劑下面焊接。電弧不外露,熔劑能有效地阻止空氣侵入熔池,並有保溫作用,可延緩熔池金屬的凝固。
埋弧焊的優點是焊層緻密,無裂紋、氣孔、夾碴等,但零件焊後變形較大,適用於修理直徑50毫米以上的軸類零件。
噴塗修理法
此法是用高速氣流將熔化的金屬噴敷到零件的磨損表面上,以恢復其原來尺寸。噴塗工藝有:電弧噴塗,氣噴塗和等離子噴塗。各種噴塗所形成的噴塗層系由金屬小顆粒撞擊堆砌而成。每個小顆粒包有一層氧化膜,小顆粒之間以及小顆粒與基體金屬都僅僅是機械地擠結在一起,沒有熔合,因此一般噴塗層的本身強度和噴塗層同基體的結合強度都不高 (1~4公斤/毫米2)。噴塗層中含有10%左右的孔隙,有利於潤滑油膜的吸附,卻不利於承受衝擊載荷和較大的接觸應力。
電弧噴塗
簡稱電噴塗。以兩根金屬絲為電極等速向前送給,在其尖端產生電弧,熔化的金屬由壓縮空氣噴敷到零件表面上。電噴塗的特點是成本低,質量穩定可靠,適用於修復曲軸軸頸。
氣噴塗
用氧-乙炔火焰熔化金屬,由壓縮空氣噴敷到零件表面。氣噴塗的特點和用途與電噴塗相同。
等離子噴塗
用
等離子電弧熔化金屬進行噴塗。一般是由氣流將金屬粉末帶入噴槍,經等離子電弧熔化噴敷到零件表面。等離子電弧溫度高,能熔化電噴塗和氣噴塗難以熔化的金屬或非金屬粉末。等離子噴塗設備複雜,粉末貴,用於噴塗需要高硬度或耐高溫的零件。此外,粉末火焰噴塗是20世紀50年代出現的一種修理方法,噴塗時先以氧-乙炔火焰把零件表面加熱到 300℃左右,開始噴塗合金粉末,然後再用氧-乙炔火焰加熱使噴塗層再次熔化,以提高噴塗層與基體的結合強度。合金粉末種類很多,可根據零件工作條件選用。如鎳包鋁或鋁包鎳粉末用於打底,可提高結合強度;鎳基合金粉末用於抗磨損、抗腐蝕的零件;鈷基合金粉末則用於在高溫下工作的零件。合金粉末中除金屬元素外還含有硼、矽等強脫氧劑,用以降低合金熔點,溶解氧化膜形成熔渣及硬化噴塗層。
電鍍修理法
此法是以待修理的零件為陰極,使
電解液里金屬陽離子在電場力作用下向零件(陰極)運動,並且沉積到零件表面。電鍍法的優點是能獲得良好的耐磨層而且零件不變形。修理汽車零件用得較多的是鍍鉻,其次是鍍鐵。鍍鉻層和鍍鐵層都是電極結晶,有類似的超細晶粒和高度位錯的結構以及很大的內應力,而且是分層的,有大量微觀裂紋。但鍍鉻層和鍍鐵層又各有特點。鍍鉻層硬度高,耐磨性好,可延長零件的使用壽命。缺點是電流效率低、沉積慢、鍍層薄,成本高,並且鉻酐有劇毒,嚴重污染環境。鍍鐵的電解液溫度過去為90℃以上,可減少鍍層內應力,防止脫皮,但鍍層硬度偏低。70年代採用35~45℃的低溫鍍鐵,鍍層的耐磨性、與基體的結合強度都有所提高。鍍鐵還有沉積快、成本低、不污染環境等優點。
電鍍修理法有多種工藝,如塗鍍(又稱刷鍍)是常用的一種電鍍法。此法不用鍍槽,陽極用石墨、鉑、銥合金等不溶解的導電材料製作,外包能飽吸電解液的棉紗或玻璃纖維。塗鍍時,陽極在鍍件表面上塗擦,並不斷向陽極補充電解液。塗鍍法適用於修理磨損量不大的軸頸或軸承孔、刮傷的氣缸、油壓缸表面等。70年代發展起來的複合電鍍法,是在電解液里懸浮著碳化矽、金剛石、石墨等微粒,它們進入鍍層里,以提高鍍層的耐磨性。有些轉子發動機氣缸就是碳化矽複合鍍鎳的。
膠粘修理法
用膠粘劑粘於磨損零件表面的方法。此法所用設備和工藝簡單,質量穩定可靠,成本低,不會引起零件變形。膠粘劑的品種極多,修理汽車零件多用
環氧樹脂膠和氧化銅膠。環氧樹脂本身是熱塑性的,加入固化劑後才有粘結作用。環氧樹脂膠加入鑄鐵粉、石英粉、二硫化鉬、石墨粉、玻璃纖維等填料可作為耐磨層修補水泵軸等。氧化銅無機膠粘劑是由氧化銅粉與無水磷酸調合而成,特點是能耐高溫,工作溫度可達600℃,用於粘補氣缸體排氣門附近的裂紋。此外,70年代出現了一種厭氧膠,主要成分為丙烯酸雙酯,在空氣中呈液態,隔絕空氣後迅速固化。這種膠使用方便,毒性低,粘接強度高,韌性好,對零件表面除油程度要求不高,宜於在裝配線上使用。
雷射熔焊技術
它的基本原理是把波長一定的連續脈衝光束,通過放大、反射、聚焦,使光束的束寬、束形、束能、峰值功率及重複頻率等參數達到特定的技術要求後輻射到工作表面,形成特殊的熔池。一般由以下幾部分組成:提供特殊光束的雷射發生器、用於傳送光束的光束傳輸系統、工件自動裝卡移動系統、整機電腦控制系統、顯微檢測監控系統等。具有熔點小、熔速快、精度高、變形小等突出特點,工業上主要套用於精密件的焊補、焊接及特殊加工或表面強化,可以有效地解決常規熔焊方法解決不了的難題,但同時受工件大小、形狀、重量、裝卡及材質等因素的影響制約。
電阻冷熔技術
常溫電阻冷熔設備是利用電阻發熱原理,在MS級時間段內生成一個1800℃~2200℃之間的高溫熔化點,將所選擇的補材與基體同時熔化,並迅速冷卻凝固,即整個焊補過程為一個“高頻、脈衝”焊補點的反覆熔化堆積過程,因其單元焊補的直徑非常小,能量非常大,熱量非常集中,熱能控制非常精確。故保證焊補區域附近及整個製件不升溫、不變形、不退火軟化。
方法選擇
零件修復質量評價指標是:修補層與基體金屬的結合強度,修補層的耐磨性,修補層對零件疲勞強度的影響。
1. 修補層與基體的結合強度
結合強度按受力情況可分為:抗拉,抗剪及抗扭轉,抗剝離等;
2. 修補層的耐磨性。
修補層的耐磨性是在零件修復過程中非常重要的指標;
3. 零件修補層對疲勞強度的影響
通過各種修復修補層對45號鋼(正常化)試棒的疲勞強度的影響試驗知,各種修復層都會使試棒的疲勞強度降低,其中電弧噴塗的影響最小降低14%。而鍍鉻影響較大,降低25%。
所謂零件修複方法的選擇,就是研究在給定的條件下能得到最好的效果的修複方法。選擇時,應考慮以下幾點:技術上的先進性和工藝上的合理性;質量上的可靠性;經濟上的合理性。
1. 技術上的先進性和工藝上的合理性
是指在可能的情況下,要不斷採用新技術和新工藝;
2. 質量上的可靠性
是指修補層的質量要過關,能經受使用的考驗,要符合零件修復的各項技術要求;
3. 經濟上合算性
是指在確定零件修複方法時,經濟上要合算,即算經濟帳,搞成本核算。在現階段,由於汽車零件製造能力增強,技術水平提高,生產效率提高,降低了零件的成本。
所以,汽車修復時,零件更換較普遍,只是部分重要的基礎件在修理時才進行修復,再就是當配件緊缺時,為了節省時間,進行修復。