解析两种修复磨损齿轮新方法的技术论文（合集）

第一篇：解析两种修复磨损齿轮新方法的技术论文

齿轮零件的常规修复方法

齿轮零件失效后，对部分仍有使用价值的零件进行修复后继续使用。常用的修复方法有：调整换位法、变位加工法、镶齿(圈)法、堆焊法、刷镀法和热喷涂法等。

常规的修复方法中，调整换位、变位加工、镶齿(圈)3 种方法具有很大局限性，不具备齿轮再制造修复的潜力。堆焊法热影响区大，会破坏齿轮本身的热处理性能，且易出现裂纹和气孔等缺陷;刷镀法结合强度大，但不适于损坏较大的齿轮修复;热喷涂法结合强度低，不能满足主动轮重载荷、大冲击的工作特点。

针对以上几种常规修复方法的局限性，我们采用两种全新的方法修复磨损齿轮。以修复重载车辆的主动轮齿圈和侧减速器被动齿轮为例，对于失效的主动轮齿圈而言，我们运用激光熔覆增材再制造技术使其表面得到修复与强化，改善齿轮件的耐磨损、耐腐蚀、耐高温性能，恢复主动轮齿圈零件的技术性能，延长使用寿命，节约开支;对于重载车辆传动箱中渗碳齿轮而言，我们采用热胀减材再制造技术修复磨损后的渗碳齿轮，使其性能恢复到使用水平，从而达到再次服役的要求。激光熔覆技术增材再制造修复主动轮齿圈

2.1 激光熔覆技术在齿轮修复上的应用

激光熔覆技术是通过在基体表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基体表面薄层一起快速熔凝，在基体表面形成与其为冶金结合的添料熔覆层，从而显著改变基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化等特性的工艺方法。激光熔覆独特的技术特点使其在工业领域得到了广泛的应用。主要可以归为三类：表面改性、表面修复和快速成型。其中激光熔覆表面修复主要集中在燃气轮机叶片、轧辊、齿轮轴等零件，对齿轮的修复研究得不多。主要原因是激光器功率小，修复效果不理想。近年来，大功率激光器和宽带扫描装置出现并普及，为使用激光熔覆技术修复齿类零件提供了可能。

2.2 激光熔覆技术修复主动轮齿圈的优点

重载车辆的动力传动广泛采用开式齿轮传动，这种结构具有制造简单、更换方便的优点。但同时也存在工作环境恶劣的问题。尤其是重载车辆的主动轮齿圈，工作在载荷重、冲击大、速度不稳定、润滑不良的环境下，长期野外作业使其还面临着风沙大、温湿度大等恶劣的自然条件，常因齿面剧烈磨损而失效。

零件修复与再制造的要求。激光熔覆技术以其热影响区小、稀释率低、结合强度高，受到了科研和工业上的广泛关注。激光熔覆是一个复杂的过程，涉及到物理、化学、冶金、材料等诸多学科。与常规的热喷涂、堆焊等表面改性工艺相比较，激光熔覆具有以下特点：

(1)热影响区小，基体变形小，不破坏基体的力学性能。(2)冷却速度高达106℃/s，熔覆层组织晶粒细小、结构致密，甚至能产生非稳相、非晶态等。(3)可熔覆材料范围广，几乎没有限制。(4)熔覆层与基体为冶金结合，结合强度高。(5)熔覆层的稀释度小，基体材料对熔覆层成分、性能影响小。(6)过程易于控制，易于实现自动化。将激光熔覆技术应用于齿类零件的修复与再制造领域，对于重载车辆主动轮齿圈来说具有巨大的经济效益和科研价值。

2.3 激光熔覆技术修复主动轮齿圈的技术可行性研究

利用激光熔覆技术修复主动轮齿圈，关键在于设计出合适的激光熔覆粉末。课题组多年来致力于激光熔覆用的镍基粉末和堆焊用的中锰钢材料的研究，且熔覆层和堆焊层的各项性能指标基本上能够满足主动轮齿圈的使用要求，只要调整合金体系中微量元素及稀土元素的含量，使熔覆层的各项性能指标进一步得到提高。理论上具备完成修复主动轮齿圈的技术条件。热胀法修复渗碳齿轮

3.1 热胀法在齿轮修复上的运用

热胀法利用金属或合金的塑性变形性能，使零件在一定的外力作用的条件下改变其几何形状而不损坏。热胀法修复零部件的方法，一般是压力加工的方法，但其工作对象不是毛坯，而是具有一定尺寸和形状的零部件。这个方法是将零部件不工作部位的部分金属转移到零件的磨损工作部位，以恢复其名义尺寸。因此，用这种方法不仅改变零部件的外形，而且改变金属的机械性质和组织结构。国内一些工厂尝试用热胀法对大齿轮进行修复，但到目前为止还没有一套成熟的工艺修复方法。我们以热胀法在发动机活塞鞘、轴类零部件的成型工艺为参考，提出了一种全新的减材修复渗碳齿轮的新方法。齿轮磨损失效后，只是轮齿表层损耗掉一部分材料，而在轮毂部分有充足的材料可以对这部分损耗进行补充。通过设计合适的模具，限制齿轮在轴向的自由度，而保留其在径向的自由度。通过对轮毂和轮齿部分进行加热挤压变形，使其径向向外塑性变形，从而使得整个轮齿外形略大于新齿轮的外形尺寸。通过进一步加工及热处理，获得性能与新齿轮相同的再制造齿轮。

3.2 热胀法修复渗碳齿轮的优点

在一些大型重载车辆的齿轮传动箱、变速箱和侧减速器中，包含着众多的渗碳齿轮。这些齿轮材料大部分使用20Cr2Ni4A 或18Cr2Ni4WA 制造，毛坯材料的价格昂贵，渗碳处理后齿面硬度很高。以侧减速器中被动齿轮为例，它使用20Cr2Ni4A 材料制造，经渗碳后齿面硬度达到HRC57 以上，渗碳层深度为1.2~1.8 mm。经过一段时间的使用后，齿面磨损严重，许多齿轮修理厂尝试了多种方法对其进行修复。其中一种是对其进行堆焊修复，即在磨损的齿面上满焊一层高硬度材料后，对齿面进行铣削、磨削等机械加工，其工艺流程为：脱碳→堆焊→粗加工→渗碳→半精加工→热处理→精加工。由于渗碳层高的含碳量对堆焊工艺有很大制约，堆焊后热影响区极易出现裂纹，故堆焊之前要先进行复杂的除碳工艺;其次，满焊造成机械加工量增加，提高了生产成本;另外，堆焊高硬度材料给后续加工带来了极大的困难。基于以上原因，使用这种堆焊工艺无法进行齿轮的尺寸和性能的恢复。而热胀法可以克服这些困难，它不受零部件材料的限制，只需对零部件进行热挤压，通过变形加工来达到恢复零部件工作尺寸的目的，既节省了成本，又促进了材料的循环再利用。热胀法最明显的优点是可迅速恢复轮齿的尺寸，轮齿的加工余量小，比较适合修复齿数大的盘状齿轮。

3.3 热胀法修复齿轮的技术可行性研究

从理论上讲，热胀法是牺牲了齿轮小部分的轮毂强度，用轮毂材料来补充轮齿的材料。所有的齿轮在设计制造过程中，都会有充足的设计裕度。轮齿齿面被磨损的材料不到1 mm，相对整个轮齿而言，所占比例很小。初步计算表明，齿轮轮齿经过热胀后如果在径向方向上增加1 mm，轮毂厚度的减小不到0.2 mm，这个厚度的减小对其强度的影响是微乎其微;此外，通过对大齿轮实际的测量，这些齿轮在制造之前的设计中的内缘厚度一般是30~35mm，按照新齿轮的设计强度和设计经验，一般不小于15~20 mm 即可。对整个齿轮的磨损情况的分析和初步计算可知，内缘厚度减小了5~10 mm，完全可以满足工作强度条件。如果通过了强度考核试验，利用热胀法修复渗碳齿轮在技术上是完全可行的。在轮齿的性能方面，由于材料没有发生改变，而渗碳工艺及热处理工艺也都是在原齿轮的工艺基础上稍微调整，因此完全能够达到原轮齿的性能。结束语

我们秉承再制造修复的理念，运用激光熔覆技术进行增材再制造的方式修复主动齿轮;运用热胀法进行减材再制造的方式修复渗碳齿轮，使其能够恢复到磨损前的服役性能，两种方法体现了再制造技术在重载车辆零部件修理方面具有巨大的运用价值。从理论上讲，激光熔覆技术和热胀法具备修复齿轮的可行性。不足的是激光熔覆技术得到的熔覆层存在裂纹问题、稀释问题和寿命问题，热胀法在修复的工艺过程中存在脱碳不完全、两次渗碳以及热处理过程中组织应力和热应力对材料的影响，这些都需要做进一步的研究。

第二篇：汽车钣金修复技术论文

2014中职骨干教师国家级汽车车身修复专业培训班论文（第一期）

2014年山东-巴伐利亚职教师资培训中心结业论文

题

目: 汽车钣金修复技术

班 级: 汽车车身修复 专 业: 汽车车身修复 学员姓名: 王健 指导教师: 日 期: 2015年6月21日

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2014中职骨干教师国家级汽车车身修复专业培训班论文（第一期）

摘要：随着人民的生活水平不断提高，汽车工业的飞速发展，国内汽车保有量的急剧增长，中国每年处理的道路交通违法行为量也在增长，其中酒后驾驶、超速行驶、疲劳驾驶等严重违法行为尤为突出。随着这种趋势的发展，汽车车身修复业务逐渐被看好，各类汽车维修站，修理厂甚至美容店纷纷加大在钣金维修业务上的投资力度，同时各类的职业院校都在陆续开设汽车整形技术这项专业，汽车车身修复也必将成为汽车售后服务中一个必不可少的组成成分。

钣金作业在车身维修中占据重要的技术地位，也是维修中的一项基础性作业，尤其是现代轿车采用的承载式车身，在结构上属于壳体式框架结构，任何构件、支承、连接板等局部变形，都会直接影响汽车的整体性能。在现代化生产中，绝大多数钣金成型工艺是在机器上完成的，手工方法只作为补充加工或修整，形态较复杂的钣金件和单件生产的钣金件，仍然离不开手工操作。关键词：汽车保有量、车身修复、钣金

一、如何认识车身修复工作

轿车车身包含的范畴有：工程力学、工业设计、空气动力学、人机工程学、材料学、电子学、自动控制、环境学、人体医学、生物工程学、机械学、制造工艺、化工、经济管理等。过去很多人认为汽车车身修复是一项简单的工作，在修复过程中只注重车身的局部定位、点与点的定位和底盘部份的尺寸精度，片面认为恢复了这些基础参数就达到其原有的性能和安全结构了；甚至极少数人对车身形体结构的了解还很少，认为车身的造形仅仅是美观而已，根本没有考虑形体构造所包含的力学原理。

材料的应力“源于材料物质性能，依赖并生于几何结构”，这两个完全相同的易拉罐，一个是完整形体，一个是轻微变形，很明显能够承受的外力绝对不一样。因此，我们在修复车身的时候，一定要注意车身每个部件的精度，尽最大的能力恢复它的的原有形状。恢复了完整的形状才能达到原有性能，完整形状是维系原车尺寸的标准之一。因此，车身修复的关键在于恢复部件的原有尺寸和形状。

二、车身损伤类型

1、直接损坏

直接损坏很容易理解，它通常以断裂、擦伤和划痕的形式出现，用眼睛即可看到。直接损坏是引起碰撞的物体与金属板上受到损坏的部位直接接触而造成的。在所有的损坏中，直接损坏通常只占10%-15%，实际上一般不对受到直接损坏的部位进行修理。

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2、间接损坏

间接损坏是由直接损坏引起的，通常在所有的损坏中，大部分都是间接损坏。所有的非直接的损坏都可以看成间接损坏，大多数碰撞都会同时造成这两种损坏。各种构件所受到的间接损坏没有什麽区别，它总是产生同样的弯曲，同样的压缩力。对间接损坏的修理方法也是相同的，只是由于受损部位的尺寸、硬度和位置不同，所用的修理工具不同。间接损坏平均占所有损坏的80%-90%，由于各种构件所受到的间接损坏基本相同，80%-90%的金属板都可以采用同样的方法修理。

三、钣金修理的不同类型

1、钣金矫正与整形

钣金矫正是以手工方式为主并借助简单工具，对变形超过技术规定的构件进行修正使之恢复使用要求的作业方法，分为冷做法和热做法两种。冷做法比较适于对车身构件变形的矫正，因为绝大多数车身构件对材料的选择性较强，热矫正很容易破坏金属材料的化学成分，使构件的刚度和强度下降。热做法对那些变形较大的非重承载构件，冷做法难以恢复构件原有形状时，方可利用加热作为辅助手段加以矫正。

2、车身线形的修整

对车身覆盖件上线形的修复，实际上也是钣金制筋的实际应用以及对起筋或隆起形状的整形。首先应划出基准线，修整前应先以车身原有型线为基准，划出应修复原标记线作为修整目标，当原有型线变形严重难以找到基准时，可利用对称原则由车身的另一例实测获得。然后修复型线，对于向内的型线，可选择平面顶铁并包上一层橡胶作为顶托，用手锤轻轻敲击宽度适中的扁口(一般以60一100mm为宜)，使棱线的线形逐渐清晰化；对于向外凸起的型线，往往不能在车身内侧进行锤击操作。属于轻度损伤时，可选择带刃口形状的顶铁沿内侧紧贴棱线上，并于外侧使用橡胶锤敲击相当于顶铁刃口部位的蒙皮，使型线得到修正并逐渐变得清晰。

3、车身钣金件的切换

钣件若局部锈蚀或严重机械损伤而无法焊修或整形修复时，可采用挖补方法修复。汽车车身是由各钣金件通过铆接、螺栓连接、焊接等方法组成的一个整体。对铆接或螺栓连接的钣金件，构件之间的划分都比较明显，只要按组合单元拆除连接紧固件即可。但焊接方法连接时，构件之间界限不明显，如何确定切割范围及切割方式将影响到切换的效率和质量，还直接影响到车身钣件的结构强度。

四、钣金局部修复技术

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1、撞击凹凸修复

(1)钣金件的撞击凹凸可采用锤击法或顶拉法修复。小部位的凹凸或形成的损伤处的整形，可把垫铁垫在凹陷最底部的的底面，甩手锤敲击凸起的部位。操作时，手锤沿着凸出部位逐渐敲打，并相应改变垫铁的位置。当凸出部位敲平后，凹陷音啦也大部分回复。

(2)对由于撞击变形形成四周扭曲、中间凸出的损伤件，其敲平方法可概括为“中间凸，敲周边；七扭八歪敲中间”。—些表面质量要求高，修复后不能留有明显痕迹的，敲击时应尽量采用术锤；对曲面的敲平，由于形状复杂．受用适当形状的砧铁放在变形 处，反复敲击，直到与未损坏处连接平齐圆滑。

(3)对钣金件上比较大的凹陷，使用热缩矫正法是行之有效的。修复时，首先将凹陷部分敲出，直至表面比原表面凸出些。再用乙炔火焰在敲出的中央一小段上加热呈樱桃色然后将沾水的玻璃货海面快速敷上加热处，使其冷却而快速收缩。在整个鼓出的表面反复上述敲打、加热、冷却等作业，但各部位不要重叠，从中心向外进行，这样敲出的表面会退回到原来的轮廓位置。但采用这种加工方法加工过的表面还很粗糙，还需用锤子和顶砧反复加工后再上腻子喷漆。

(4)如钣金件凹陷不深，也比较有规则，可以将—焊条焊接在凹酷的中央，形成—手柄，并用火焰加热凹陷的地方，用力将焊条向外拉出。当凹陷面和周边面平顺后，割去焊条，用砂轮将表面磨平。

(5)有的车身的一些地方表面凹陷，不易放入垫铁，可在凹陷的地方钻几个3mm的小孔，将铁丝晚点横钩状伸进板里，然后向外拉引。这时凹酷的地方会鼓起，待此面与 边平顺后，将铁丝取出，在钻孔处用锡补 好后，再上腻子补涂油漆。

(6)有些表面变形过大，这时可用乙炔枪加热表面。为避免在集中局部加热时急剧鼓出和在敲击时破坏其机性能，加热温度应控制在650℃一660℃(红樱桃色，加热斑点直径为20—30rnm)。

(7)铝制车身钣金件因冷作硬化，其变形较难修复。为消除冷作应力，应将待修理的金属部位在350°~370°的温度下退火，并保湿一小时后，在大气中冷却。待退火后再敲平凹陷平面，这样才能保证平顺。

2、汽车划痕的修复

汽车表面的深的或浅的划痕总是相伴产生的，划痕深浅的区是由划伤部位是否露出底漆而分的，露出底漆即称为深划痕，否则称为浅划痕。若出现深划痕，其金属裸露处很快会产生锈蚀并向划痕边缘扩展，增佳附着。

(1)漆笔修复法。用相近颜色的漆笔涂在划伤处即为漆笔修复法。此法简单但修复处漆附着力不够，易剥落而难以持久。

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(2)喷涂法。采用传统补漆的方法来修复划痕。缺点是对原漆伤害面积过大，修补的时间过大，效果难尽如人意。

(3)电脑调漆喷涂法。结合电脑调漆并采用新工艺方法的深划痕修补技术，这是一种快速的技术修复，但要求颜色调配准确，修补的面积尽可能缩小，再经过特殊溶剂处理后，能使新旧面漆更好地融合，达到最佳附着。

结论

车身变形损伤的矫正与修复，实际上就是在确定车辆损伤程度及方向后，通过外力使变形损伤的部位恢复到原有的形状和状态。传统的车身修复方法对于一般的轻微变形，主要采用对变形部位、构件进行切割、拆卸解体等，经过在下部矫正后，再焊接或安装到原来位置。对于一些损伤较为严重的车身，也只是通过几棵大树、水泥柱等使用强力对变形部位进行牵引拉伸，直到碰撞区域基本恢复正常。所以，传统的车身修复过程，一直被认为只是一种机械、笨重的体力劳动，并没有多少技术含量，也不需要什么文化知识。但随着现在各汽车生产厂家对车辆的设计和生产工艺方法的不断创新与发展，这种观念也在逐步淡化和改变。

参考文献：

1、《汽车钣金修复技术》人民邮电出版社，2010

张成利，宋孟辉 主编

2、《汽车车身修复技术》冶金工业出版社，2009

韩星 主编

3、《汽车钣金》机械工业出版社，2007

张宏伟 主编

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