金屬零件的損壞方式及常用修復方法

王桂龍

摘要：現代化社會的發展離不開機械的使用，機械在長時間的使用過程中會不可避免的發生各種各樣的故障問題，大多數的機械故障都是由于零件的損壞導致的。通過對零件損壞的常見方式進行分析，說明了零件修復過程中的主要注意事項，并介紹了金屬零件的常用修復方法。

關鍵詞：金屬零件；損壞；方式；修復方法

中圖分類號：TH17文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.11.007

零件是機械的基礎組成部分，零件的工作狀態直接決定了機械性能和工作能力。金屬作為工業上常用的零件加工材料，其制作的零件在質量、強度、韌性、硬度等方面都具備不可替代的優勢。金屬零件因長期使用和不同工作環境的影響，可能出現不同程度和不同形式的損壞，容易造成機械工作效率下降、故障發生甚至機械損壞等問題。因此，無論對于那種機械，零件在使用中發生損壞都是不可避免的，應注意對關鍵零件的保養與檢修，發現零件損壞或有損壞趨勢時，應及時對其進行維修或更換，以保證機械的正常和高效率使用，并保證其具有科學的使用壽命。

1金屬零件的損壞方式

1.1零件磨損

磨損是由于零件與零件之間相互運動的過程中在接觸面間產生的相互消耗現象，磨損是零件損壞最主要的原因之一，由于機械傳動的必要性，磨損問題是不可避免的。在正常情況下，機械磨損在有潤滑或良好加工質量的金屬零件表面，產生的消耗量是很小且十分緩慢的，只有在某些特殊情況下，摩擦條件存在著一定的影響因素和不正?，F象時，才會出現零件的早期磨損失效，其具體表現在：

（1）磨料磨損。當金屬接觸面或潤滑劑中混入大量顆粒性雜質，這些微小的雜質會在零件運動的過程中加劇摩擦的損耗，例如礦山使用的碎石機，工作時會有大量的巖石粉塵顆粒在傳動系統中與金屬零件產生磕碰和剝落，嚴重影響使用壽命。

（2）黏著磨損。由于快速傳動中會因摩擦作用產生大量的熱，當潤滑或散熱不良時，摩擦面溫度持續升高會導致表層金屬熔化，形成粘黏現象，導致金屬不斷被粘落，引起嚴重損壞。

（3）疲勞磨損。采用滾動摩擦的傳動方式，由于接觸面積較小，當傳動速度較快時，會在金屬零件接觸位置的表層產生較大的切應力，引起表層的薄弱區域產生裂紋，長此以往，裂紋最終轉變為碎片或顆粒脫落，使金屬表面的加工精度大幅降低。

1.2零件腐蝕

金屬零件在使用的過程中，會不可避免的與周圍的空氣或其他介質接觸，在未經特殊處理的金屬表面很容易產生腐蝕問題。金屬零件的腐蝕總體上可以分為化學腐蝕和電化學腐蝕兩類?；瘜W腐蝕通常是零件附近的介質中含有一定量的酸、堿或鹽類物質，同金屬零件接觸后產生一定的化學反應，引起零件損壞的現象。電化學腐蝕是指金屬零件在與酸、堿、鹽接觸的同時，還受到潮濕空氣或水的影響，使酸、堿、鹽以溶液的方式與金屬反應，從而在不同性質的金屬零件之間因原本存在的電位差出現局部的電解現象，加速金屬零件腐蝕的速度。通常來說，電化學腐蝕的損害程度要遠大于化學腐蝕的程度。當受腐蝕的零件進行傳動工作時，因腐蝕問題的存在磨損也會加劇，導致零件使用壽命急劇縮短。

1.3零件變形及斷裂

機械傳動在設計之初會考慮到實際的使用情況，并采用一定的安全系數保證零件在傳動過程中的可靠承載能力，但在實際的機械傳動過程中，由于使用環境和條件的綜合影響，加之操作者的操作方式不當等問題，可能會導致傳動超載問題的發生，超載會引起局部位置的薄弱零件因無法承受過大載荷而發生損壞，常見的損壞形式包括了變形和斷裂兩類，變形多發生在較長的傳動結構處，因金屬零件具有一定的延展性和韌性，在受到過大載荷作用時，超出其彈性形變負荷而產生永久變形問題。斷裂多發生在硬度較大的傳動結構，例如齒輪傳動，當瞬時載荷過大，會在零件的最薄弱位置產生斷裂，導致零件無法繼續使用。

1.4零件疲勞破壞

當傳動結構在長期交變載荷的作用下，容易使零件在多次應力循環作用下達到材料的疲勞極限，進而發生零件的疲勞損壞。通常情況下，零件在發生疲勞斷裂之前，會在薄弱位置出現細小的裂紋，在交變載荷的持續作用下，裂紋被進一步擴大，導致零件實際承受載荷的截面越來越小，最終發生斷裂。在這種情況下對斷裂后的表面進行觀察，可以發現斷面明顯分為兩個區域，疲勞斷裂區域比較光滑，而普通斷裂位置表面粗糙，這是疲勞斷裂的顯著標志。

2金屬零件修復注意事項

對于金屬零件的修復，應通過可靠的技術分析后進行，盡量避免修復失敗或修復成本過高，并保證零件修復后的可靠性。

（1） 選擇合理的修復工藝。通過研究和分析零件的使用環境和條件，在選擇修復工藝時著重考慮零件的工作溫度、所承受載荷的大小與種類、相關潤滑條件以及周邊環境的復雜程度，以保證修復后的零件滿足受損零件原有的使用條件需求。通過總結和分析金屬零件的加工技術特點，在修復過程中應兼顧金屬零件的原有材料、尺寸、功能、結構、外形以及熱處理方式和所具備的力學性能，以保證零件的修復質量和原有的表面加工精度。修復工藝的選擇與原零件機械加工的工藝存在一定的不同，在選擇修復工藝時，應避免受損零件和修復材料之間的不適應性，以保證修復零件的可靠性。

（2） 保證修復方案的可行性。大多數機械在使用過程中，損壞的零件在復雜程度和修復難度上存在較大差別，簡單的零件可通過傳統的方式進行修復，而對于相對復雜的零件，往往需要一定的專業設備和專業知識才能完成，不合理的修復方案很可能會影響到維修的進度，并造成機械使用誤工時間的延長。因此。對于零件的修復，應綜合考慮本單位的設備條件、修復技術水平，并分析修復過程中的工作環境是否適合，避免修復過程無法完成問題的出現。同時，專業維修部門應當及時學習先進的修復技術，并引進先進設備，以保證零件的修復質量。

（3） 綜合考慮零件的修復效率和經濟性。零件的修復效率與工藝和設備具有較大的關系，若零件的修復效率低、耗時長，不僅影響了機械的繼續使用，也使修復過程的經濟性大幅降低。對于較難修復的零件，通過聯系機械生產廠家購買原廠零件更為經濟合理，這是由于原廠零件多為批量生產制造，其制造成本更低，遠低于復雜零件的修復成本，且更有利于減少修復時間。

3金屬零件的常用修復方法

3.1表面電鍍修復

電鍍修復是對金屬零件進行修復的常用方法之一，通常采用的是鍍鉻或鍍鐵的方式，適用于腐蝕或磨損均勻零件的修復，相對而言，表面鍍鉻應用更為廣泛，對零件進行表面電鍍不僅能夠恢復零件尺寸，還能改善零件的表層性能，使零件能夠更好的抵抗腐蝕和磨損。無論采用鍍鉻還是鍍鐵的方法，對零件的修復時間都相對較長，且在電鍍后經機械加工使得鍍層變得更薄。由于鍍層相對于原金屬材料硬度更高，但脆性較大，因此經電鍍修復的零件只適用于均勻的傳動方式，且其使用壽命更長，但由于較薄較脆的鍍層存在，不能應用于沖擊或載荷較大的場合，以免鍍層損壞、開裂或脫落。

3.2材料添加修復

材料添加修復主要應用于金屬零件局部磨損明顯的修復；主要包括兩種形式：一是金屬材料溶覆修復；二是焊接填補修復。金屬材料溶覆修復是利用激光或氧氣乙炔等高溫設備將專用的金屬材料液化覆蓋于零件磨損嚴重的位置，再經機械加工恢復零件原有的配合尺寸。焊接填補修復是使用電焊或亞弧焊設備在相對較小的磨損位置進行材料填補的修復方式，焊接填補修復要求操作人員具有較高的焊接水平，修復后也需經機械加工恢復原有尺寸。

3.3局部加工修復

若金屬零件只是在某一部分出現較為嚴重的磨損和損壞，在保證其他部位正常使用功能的前提下，可通過機械加工設備將損壞部位進行去除，再通過機械制造新的去除部位零件結構進行彌補，新結構與原零件的結合方式可采用壓配、螺紋連接、鉚接、焊接、鍵連接、粘接等方法實現，這種局部加工的修復方法較適用于模數較大、圓周速度不高的齒輪或承載力不大的傳動結構的修復。

3.4扣合強化修復

主要針對于尺寸較大的鑄造零件使用，很多鑄鐵類零件具有很高的硬度，但韌性不足，在使用中只具備良好的抗磨損能力，但其承受沖擊載荷的能力較弱。例如：大型齒輪傳動或承載較大重量的密封箱體常會出現裂紋或折斷損壞的問題，損壞后的零件由于尺寸較大具有足夠的斷面面積，可進行機械加工修復，通過銑鉆等方式在斷面加工出一定的形狀，再通過嵌入金屬連接結構使斷裂面重新連接在一起，常用的金屬連接結構包括了扣合鍵、連接銷、連接螺栓等，其中扣合鍵和連接銷最常采用拼接裝配的方法進行連接，修復后的零件仍具備原有的承載能力，但只能臨時使用，不適于長久工作使用。

4結語

綜上所述，機械在長期的使用過程中發生零件的損壞和故障是不可避免的，機械操作人員掌握足夠的零件損壞原因及特征的判斷方法，不僅能夠為零件的修復提供幫助，還能為避免損壞的再次發生起到重要作用，零件的合理修復固然能夠保證機械的繼續使用，但是，使用者的科學操作方式、定期維護保養及檢查也能夠在很大程度上減少機械故障和零件損壞的發生概率。因此，對于機械零件的損壞及故障應以預防為主，修復為輔，才能最大限度的實現機械性能的最大發揮。

參考文獻：

[1]蘇麗萍. 如何延長農機零件使用壽命及零件損壞原因分析[J]. 農業機械， 2009（1）：93-94.

[2]郭佳萍， 劉霞. 機械零件常用的修復方法[J]. 機械設計與制造工程， 2013， 42（5）：83-85.

[3]王曦岳. 幾種零部件的損壞特征及原因[J]. 工程機械與維修， 2005（13）：146-148.

[4]朱軍. 軸類零件的損壞及修復工藝技術[J]. 現代制造技術與裝備， 2006（5）：41-42.

（03）