金属零件的损坏方式及常用修复方法

王桂龙

摘要：现代化社会的发展离不开机械的使用，机械在长时间的使用过程中会不可避免的发生各种各样的故障问题，大多数的机械故障都是由于零件的损坏导致的。通过对零件损坏的常见方式进行分析，说明了零件修复过程中的主要注意事项，并介绍了金属零件的常用修复方法。

关键词：金属零件；损坏；方式；修复方法

中图分类号：TH17文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.11.007

零件是机械的基础组成部分，零件的工作状态直接决定了机械性能和工作能力。金属作为工业上常用的零件加工材料，其制作的零件在质量、强度、韧性、硬度等方面都具备不可替代的优势。金属零件因长期使用和不同工作环境的影响，可能出现不同程度和不同形式的损坏，容易造成机械工作效率下降、故障发生甚至机械损坏等问题。因此，无论对于那种机械，零件在使用中发生损坏都是不可避免的，应注意对关键零件的保养与检修，发现零件损坏或有损坏趋势时，应及时对其进行维修或更换，以保证机械的正常和高效率使用，并保证其具有科学的使用寿命。

1金属零件的损坏方式

1.1零件磨损

磨损是由于零件与零件之间相互运动的过程中在接触面间产生的相互消耗现象，磨损是零件损坏最主要的原因之一，由于机械传动的必要性，磨损问题是不可避免的。在正常情况下，机械磨损在有润滑或良好加工质量的金属零件表面，产生的消耗量是很小且十分缓慢的，只有在某些特殊情况下，摩擦条件存在着一定的影响因素和不正常现象时，才会出现零件的早期磨损失效，其具体表现在：

（1）磨料磨损。当金属接触面或润滑剂中混入大量颗粒性杂质，这些微小的杂质会在零件运动的过程中加剧摩擦的损耗，例如矿山使用的碎石机，工作时会有大量的岩石粉尘颗粒在传动系统中与金属零件产生磕碰和剥落，严重影响使用寿命。

（2）黏着磨损。由于快速传动中会因摩擦作用产生大量的热，当润滑或散热不良时，摩擦面温度持续升高会导致表层金属熔化，形成粘黏现象，导致金属不断被粘落，引起严重损坏。

（3）疲劳磨损。采用滚动摩擦的传动方式，由于接触面积较小，当传动速度较快时，会在金属零件接触位置的表层产生较大的切应力，引起表层的薄弱区域产生裂纹，长此以往，裂纹最终转变为碎片或颗粒脱落，使金属表面的加工精度大幅降低。

1.2零件腐蚀

金属零件在使用的过程中，会不可避免的与周围的空气或其他介质接触，在未经特殊处理的金属表面很容易产生腐蚀问题。金属零件的腐蚀总体上可以分为化学腐蚀和电化学腐蚀两类。化学腐蚀通常是零件附近的介質中含有一定量的酸、碱或盐类物质，同金属零件接触后产生一定的化学反应，引起零件损坏的现象。电化学腐蚀是指金属零件在与酸、碱、盐接触的同时，还受到潮湿空气或水的影响，使酸、碱、盐以溶液的方式与金属反应，从而在不同性质的金属零件之间因原本存在的电位差出现局部的电解现象，加速金属零件腐蚀的速度。通常来说，电化学腐蚀的损害程度要远大于化学腐蚀的程度。当受腐蚀的零件进行传动工作时，因腐蚀问题的存在磨损也会加剧，导致零件使用寿命急剧缩短。

1.3零件变形及断裂

机械传动在设计之初会考虑到实际的使用情况，并采用一定的安全系数保证零件在传动过程中的可靠承载能力，但在实际的机械传动过程中，由于使用环境和条件的综合影响，加之操作者的操作方式不当等问题，可能会导致传动超载问题的发生，超载会引起局部位置的薄弱零件因无法承受过大载荷而发生损坏，常见的损坏形式包括了变形和断裂两类，变形多发生在较长的传动结构处，因金属零件具有一定的延展性和韧性，在受到过大载荷作用时，超出其弹性形变负荷而产生永久变形问题。断裂多发生在硬度较大的传动结构，例如齿轮传动，当瞬时载荷过大，会在零件的最薄弱位置产生断裂，导致零件无法继续使用。

1.4零件疲劳破坏

当传动结构在长期交变载荷的作用下，容易使零件在多次应力循环作用下达到材料的疲劳极限，进而发生零件的疲劳损坏。通常情况下，零件在发生疲劳断裂之前，会在薄弱位置出现细小的裂纹，在交变载荷的持续作用下，裂纹被进一步扩大，导致零件实际承受载荷的截面越来越小，最终发生断裂。在这种情况下对断裂后的表面进行观察，可以发现断面明显分为两个区域，疲劳断裂区域比较光滑，而普通断裂位置表面粗糙，这是疲劳断裂的显著标志。

2金属零件修复注意事项

对于金属零件的修复，应通过可靠的技术分析后进行，尽量避免修复失败或修复成本过高，并保证零件修复后的可靠性。

（1） 选择合理的修复工艺。通过研究和分析零件的使用环境和条件，在选择修复工艺时着重考虑零件的工作温度、所承受载荷的大小与种类、相关润滑条件以及周边环境的复杂程度，以保证修复后的零件满足受损零件原有的使用条件需求。通过总结和分析金属零件的加工技术特点，在修复过程中应兼顾金属零件的原有材料、尺寸、功能、结构、外形以及热处理方式和所具备的力学性能，以保证零件的修复质量和原有的表面加工精度。修复工艺的选择与原零件机械加工的工艺存在一定的不同，在选择修复工艺时，应避免受损零件和修复材料之间的不适应性，以保证修复零件的可靠性。

（2） 保证修复方案的可行性。大多数机械在使用过程中，损坏的零件在复杂程度和修复难度上存在较大差别，简单的零件可通过传统的方式进行修复，而对于相对复杂的零件，往往需要一定的专业设备和专业知识才能完成，不合理的修复方案很可能会影响到维修的进度，并造成机械使用误工时间的延长。因此。对于零件的修复，应综合考虑本单位的设备条件、修复技术水平，并分析修复过程中的工作环境是否适合，避免修复过程无法完成问题的出现。同时，专业维修部门应当及时学习先进的修复技术，并引进先进设备，以保证零件的修复质量。

（3） 综合考虑零件的修复效率和经济性。零件的修复效率与工艺和设备具有较大的关系，若零件的修复效率低、耗时长，不仅影响了机械的继续使用，也使修复过程的经济性大幅降低。对于较难修复的零件，通过联系机械生产厂家购买原厂零件更为经济合理，这是由于原厂零件多为批量生产制造，其制造成本更低，远低于复杂零件的修复成本，且更有利于减少修复时间。

3金属零件的常用修复方法

3.1表面电镀修复

电镀修复是对金属零件进行修复的常用方法之一，通常采用的是镀铬或镀铁的方式，适用于腐蚀或磨损均匀零件的修复，相对而言，表面镀铬应用更为广泛，对零件进行表面电镀不仅能够恢复零件尺寸，还能改善零件的表层性能，使零件能够更好的抵抗腐蚀和磨损。无论采用镀铬还是镀铁的方法，对零件的修复时间都相对较长，且在电镀后经机械加工使得镀层变得更薄。由于镀层相对于原金属材料硬度更高，但脆性较大，因此经电镀修复的零件只适用于均匀的传动方式，且其使用寿命更长，但由于较薄较脆的镀层存在，不能应用于冲击或载荷较大的场合，以免镀层损坏、开裂或脱落。

3.2材料添加修复

材料添加修复主要应用于金属零件局部磨损明显的修复；主要包括两种形式：一是金属材料溶覆修复；二是焊接填补修复。金属材料溶覆修复是利用激光或氧气乙炔等高温设备将专用的金属材料液化覆盖于零件磨损严重的位置，再经机械加工恢复零件原有的配合尺寸。焊接填补修复是使用电焊或亚弧焊设备在相对较小的磨损位置进行材料填补的修复方式，焊接填补修复要求操作人员具有较高的焊接水平，修复后也需经机械加工恢复原有尺寸。

3.3局部加工修复

若金属零件只是在某一部分出现较为严重的磨损和损坏，在保证其他部位正常使用功能的前提下，可通过机械加工设备将损坏部位进行去除，再通过机械制造新的去除部位零件结构进行弥补，新结构与原零件的结合方式可采用壓配、螺纹连接、铆接、焊接、键连接、粘接等方法实现，这种局部加工的修复方法较适用于模数较大、圆周速度不高的齿轮或承载力不大的传动结构的修复。

3.4扣合强化修复

主要针对于尺寸较大的铸造零件使用，很多铸铁类零件具有很高的硬度，但韧性不足，在使用中只具备良好的抗磨损能力，但其承受冲击载荷的能力较弱。例如：大型齿轮传动或承载较大重量的密封箱体常会出现裂纹或折断损坏的问题，损坏后的零件由于尺寸较大具有足够的断面面积，可进行机械加工修复，通过铣钻等方式在断面加工出一定的形状，再通过嵌入金属连接结构使断裂面重新连接在一起，常用的金属连接结构包括了扣合键、连接销、连接螺栓等，其中扣合键和连接销最常采用拼接装配的方法进行连接，修复后的零件仍具备原有的承载能力，但只能临时使用，不适于长久工作使用。

4结语

综上所述，机械在长期的使用过程中发生零件的损坏和故障是不可避免的，机械操作人员掌握足够的零件损坏原因及特征的判断方法，不仅能够为零件的修复提供帮助，还能为避免损坏的再次发生起到重要作用，零件的合理修复固然能够保证机械的继续使用，但是，使用者的科学操作方式、定期维护保养及检查也能够在很大程度上减少机械故障和零件损坏的发生概率。因此，对于机械零件的损坏及故障应以预防为主，修复为辅，才能最大限度的实现机械性能的最大发挥。

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