【JT交通运输标准】 船舶机械零部件金属扣合修复工艺

中华人民共和国交通部指导性技术文件 JT/Z 4006—80 船舶机械零部件金属扣合修复工艺 一、金属扣合工艺的分类及其特点 “金属扣合”是修复铸铁机件裂纹、折断、松孔或其他缺陷的一种工艺。其优点是操作简便、成本低、质量可控，适用于大部分铸铁件的修补。 金属扣合工艺分为：波浪键法、螺丝密封法、加钢强度法。其应用范围如下： 1. 波浪键法：适用于承受一般载荷，壁厚在 6~45mm 内的机件。 2. 螺丝密封法：适用于承受高载荷，壁厚大于 45mm 的机件。 3. 加钢强度法：适用于承受高载荷，壁厚大于 45mm 的机件。 根据机件的损坏程度和工作特征，可以采用上述一种或多种方法结合使用。 （1）波浪键法：即在垂直于机件裂纹或折断面的方向上加工出具有一定尺寸的波形槽，随后将由特殊合金材料削成的形如波浪的键块嵌入槽内，并在常温下进行铆击，使波浪键产生塑性变形并充满槽腔，借波浪键与波形槽的互相咬合，将损坏机件重新结合为一体。若在嵌入前在表面涂一层薄的粘结剂则更为牢固可靠。 （2）螺丝密封法：这种方法是在波浪键法修复后，在波浪键之间按一定顺序沿裂纹或折断面每隔一定距离加工出螺孔，用涂有环氧树脂粘结剂（用于常温）或无机粘结剂（用于高温）的密封螺钉旋入螺孔，填满整个裂纹或折断面。这种方法既恢复了机体的性能，又延缓了裂纹或折断面的密封性。 （3）加钢强度法：即在垂直于机件裂纹或折断面的方向上加工出矩形空穴，将应有深度、形状和大小的合金钢加强块嵌入。合金块与机件的连接是在沿着它们的结合线上加工出许多孔，孔之间保持 1mm 间隙（圆孔，直径 6~8mm），再在圆孔中间逐层填以合金材料制成的短销，并在常温下进行敲击，从而使矩形合金块与机件牢固结合。 二、材料 金属扣合修复中，波浪键、密封螺丝、短销、合金钢加强块所用的材料见下表： - 波浪键、密封螺丝、短销、合金钢加强块材料： - 奥氏体镍铬不锈钢：如 Cr18Ni9、Cr13Ni9、Cr18Ni9Ti 等。 - 低碳奥氏体不锈钢：如 Cr18Ni9 等。 - 低磁不锈钢：具有加工硬化大、冷加工硬化程度高等特点，经过敲击后抗拉强度会有大幅提升。 对于承受高温的机件（如汽缸、缸盖等），波浪键应选用 Ni36 或 Ni42 等低膨胀系数合金（因为这些材料的膨胀系数和铸铁相近）。 三、有关尺寸的计算和加工工艺 1. 波浪键的尺寸和制造 （1）波浪键的尺寸由颈部宽度 $b$、凸缘直径 $d$、凸缘间距 $l$、厚度 $t$ 等组成。宽度 $b$ 是最基本的数据，可决定其他有关数据。 （2）波浪键的凸缘数应尽量采用 5 个或 7 个，最少不得少于 6 个。一般均为奇数，在修复中应使波浪键长短相间，以吸收机件应力，提高修复效果。 （3）波浪键可采用压模一次冷压加工成型或精铸等方法制造。 （4）对于 Cr18Ni9 等具有加工硬化性的材料，制成的波浪键在用前需进行热处理（如在 1050-1100℃ 炉中保温半小时并进行水处理后），以降低硬度并恢复塑性。 2. 形槽的计算和加工 （1）形槽深度 $T$ 可按公式计算：$T = (0.7-0.8)H$（$H$ 为机件修复区域厚度）。 （2）宽度 $W$ 应按实际受力情况决定，一般在 30mm 左右。 （3）形槽的其余各部分名义尺寸均与波浪键相等，间隙一般为 0.1mm，最大许用间隙为 0.2mm。 （4）加工方式：大多数情况下可就地进行；若环境受限，可利用铣床、钻床加工。先以端面钻或手头钻加工出直径为 $d$ 的各孔，再以直径为 $d$ 的端面铣刀铣通各孔即可。 3. 铆击工艺 铆击顺序直接影响修复效果。不合顺序的敲击会使裂纹扩张。铆击强度应适中，过剧会使机件波形两端出现裂纹或击穿基底，不足则会导致波浪键松脱或密封失效。 4. 密封螺丝 密封螺丝的直径应根据波形间距决定，一般为 M6~M10。螺丝拧入深度应与波形深度相等。为保证密封，在嵌入波浪键和密封螺丝的前后，均需在孔内填入粘结剂。螺丝应遵循先将波形槽两侧密封螺丝拧好，再在中间各孔内拧入螺钉的顺序，使之形成一条密封的“金属扭带”。 四、修复步骤 1. 修复前的准备：拆除障碍物，使裂纹全部暴露；准备好工具（小塑台、锤、凿子、钢锯、风磨机、钻头、铲刀、粘结剂、波浪键等）。 2. 操作过程： （1）在裂纹端钻止裂孔，以防止裂纹继续延续。 （2）从裂纹端部开始，在毂面上打冲眼，间距为 $W$。 （3）每隔 $W$ 钻孔，深度为 $(0.7-0.8)H$。 （4）使用钻模定位，在钻孔位置加工出第二孔，深度为 $(0.7-0.8)H$。 （5）利用钻模固定位置后，加工出其余各孔。 （6）用凿子凿通孔间金属，加工出宽 $b$、深 $(0.7-0.8)H$ 的波形槽，并修整底面。 （7）用压缩空气清理槽内金属屑并保持清洁，在槽内四壁涂抹无机粘结剂。 （8）将第一块波浪键嵌入并用小风磨机进行铆击。铆击头需使用不同的形式（如凸圆端用于凸缘，扁平端用于颈部）。 （9）逐块嵌入波浪键并层层铆妥。 （（10））若采用螺丝密封法：在波浪键两侧钻密封螺丝孔，填入粘结剂后，按顺序旋入密封螺钉，使其形成密封带。 （11）最后对修复部位进行风动砂轮打磨，修平表面。