TPM咨詢服務(wù)中心TPM管理咨詢公司概述：多年的TPM維修管理實(shí)踐證實(shí)，雖然將磨損的零件進(jìn)行修復(fù)，恢復(fù)了原來(lái)的尺寸、形狀和配合性質(zhì)，但是裝配后仍達(dá)不到預(yù)期的效果。出現(xiàn)這種情況通常是由于零件變形，特別是基礎(chǔ)零件變形使零部件之間的相互位置精度遭到破壞，影響了各組成零件之間的相互關(guān)系。

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　　在機(jī)械設(shè)備向高參數(shù)化迅速發(fā)展的今天，變形問(wèn)題愈來(lái)愈突出，它已成為維修質(zhì)量低、大修周期短的一個(gè)重要原因。TPM管理進(jìn)一步研究變形的機(jī)理，了解變形的規(guī)律和危害，掌握產(chǎn)生變形的原因，以便采取措施防止或減少變形。

　　1、TPM維修管理之變形的概念

　　機(jī)械設(shè)備在工作過(guò)程中，由于受力的作用而使零件的尺寸或形狀發(fā)生改變的現(xiàn)象稱變形。變形分彈性變形和塑性變形兩種。

　?。?）彈性變形

　　彈性變形是指外力去除后能完全恢復(fù)的那一部分變形。其機(jī)理是晶體中的原子在外力作用下，偏離了原來(lái)的平衡位置，使原子間距發(fā)生變化，造成晶格的伸縮或扭曲。

　?。?）塑性變形

　　塑性變形是指外力去除后不能恢復(fù)的那部分永久變形。其機(jī)理是由于多晶體有晶界存在，各晶粒位向的不同以及合金中溶質(zhì)原子和異相的存在，不但使各個(gè)晶粒的變形互相阻礙和制約，而且會(huì)嚴(yán)重阻止位錯(cuò)的移動(dòng)。晶粒愈細(xì)，單位體積內(nèi)的晶界愈多，因而塑性變形抗力愈大，強(qiáng)度愈高。

　　2、TPM維修管理之變形的危害

　　機(jī)械設(shè)備由于工況條件惡劣，經(jīng)常滿載或超載工作，一些零件產(chǎn)生變形是常見(jiàn)的。如：起重運(yùn)輸機(jī)的機(jī)架、機(jī)床的床身、汽車和拖拉機(jī)的底盤等。有些零件因形狀簡(jiǎn)單，變形產(chǎn)生的危害比較直觀，彩的檢查和校正也較容易，曲軸和連桿是最典型的例子。

　　但是，像汽缸體、變速箱體、機(jī)架、底盤、床身等形狀復(fù)雜、相互位置精度高、測(cè)量檢查及校正均比較困難的基礎(chǔ)件，它們的變形將使其他零件加速磨損，甚至斷裂，還有可能導(dǎo)致整臺(tái)機(jī)械設(shè)備被破壞，極大地降低使用壽命，所以變形的危害是十分嚴(yán)重的。

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　　3、TPM維修管理之變形的原因

　　機(jī)械零件變形的原因雖較復(fù)雜，但主要是零件的應(yīng)力超過(guò)材料的屈服強(qiáng)度所致。大致可從下面幾個(gè)因素分析。

　?。?）外載荷

　　當(dāng)外載荷產(chǎn)生的應(yīng)力超過(guò)材料的屈服強(qiáng)度時(shí)，則零件將產(chǎn)生過(guò)應(yīng)力永久變形。這種現(xiàn)象在工況條件惡劣，經(jīng)常滿載或超載工作，頻繁制動(dòng)、停車和啟動(dòng)，有振動(dòng)和沖擊，結(jié)構(gòu)布置不合理等情況下很容易出現(xiàn)。

　?。?）溫度

　?、贉囟壬?，金屬材料的原子熱振動(dòng)增大，臨界切變抗力下降，容易產(chǎn)生滑移變形，使材料屈服強(qiáng)度降低。長(zhǎng)期在400°C以上使用的鑄鐵，反復(fù)加熱與冷卻會(huì)使體積膨脹而發(fā)生變形，溫度愈高，變形愈厲害。這是由于珠光體中的Fe3C在高溫下分解為鐵素體和石墨，引起體積增大的結(jié)果。同時(shí)各處體積膨脹不均勻還會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。

　?、诋?dāng)溫度超過(guò)一定程度時(shí)，在-定溫度和應(yīng)力作用下，隨著時(shí)間的增加，金屬材料將緩慢地發(fā)生塑性變形，這種現(xiàn)象稱蠕變，又叫高溫蠕變，當(dāng)溫度更高時(shí)，產(chǎn)生蠕變的應(yīng)力則相應(yīng)變小。

　?、廴绻慵軣岵痪?，各處溫差較大，會(huì)產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力而引起零件變形。

　?。?）內(nèi)應(yīng)力

　　有些零件的毛坯為鑄件、鍛件或焊接件，它們都有一個(gè)從高溫冷卻下來(lái)的過(guò)程，必然會(huì)產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力。經(jīng)熱處理的零件也存在內(nèi)應(yīng)力。尤其是鑄造毛坯，形狀復(fù)雜、尺寸較大、厚薄不均，在澆鑄后冷卻的過(guò)程中，形成拉伸、壓縮等不同的應(yīng)力狀態(tài)。內(nèi)應(yīng)力影響零件的靜強(qiáng)度和尺寸的穩(wěn)定性，不僅使其彈性極限降低，還會(huì)產(chǎn)生減小內(nèi)應(yīng)力的塑性變形，嚴(yán)重時(shí)將引起斷裂。

　　如果毛坯是在有內(nèi)應(yīng)力的狀態(tài)下進(jìn)行加工，當(dāng)切除一部分表面層后，破壞了內(nèi)應(yīng)力的平衡。由于內(nèi)應(yīng)力重新分布，零件也將產(chǎn)生變形。在切削加工過(guò)程中，因裝夾、切削力、切削熱的作用，零件表層會(huì)發(fā)生塑性變形和冷作硬化，因而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，也會(huì)引起變形。

　　（4）結(jié)晶缺陷

　　產(chǎn)生變形的內(nèi)在原因是材料內(nèi)部缺陷，如位錯(cuò)、空位等，特別是位錯(cuò)及其移動(dòng)和擴(kuò)散，構(gòu)成影響變形的主要內(nèi)在因素。在金屬材料中大量存在的位錯(cuò)是晶體中的線缺陷，是一種易于運(yùn)動(dòng)的缺陷，即在較小的切應(yīng)力作用下即可運(yùn)動(dòng)。具有大量位錯(cuò)的材料是不穩(wěn)定的，當(dāng)外力長(zhǎng)期作用，特別是在高溫下，較小的應(yīng)力就可引起位錯(cuò)而使金屬產(chǎn)生滑移變形。

　　4、TPM維修管理之減少變形的措施

　　變形是不可避免的，我們只能根據(jù)它的規(guī)律，根據(jù)上述幾個(gè)方面的原因采取相應(yīng)的對(duì)策來(lái)減少變形。特別是在機(jī)械設(shè)備大修時(shí)，不能只檢查配合面的磨損情況，對(duì)于相互位置精度也必須認(rèn)真檢查，以便修復(fù)。

　　（1）設(shè)計(jì)

　　設(shè)計(jì)時(shí)不僅要考慮零件的強(qiáng)度，還要重視零件的剛度和制造、裝配、使用、拆卸、修理等問(wèn)題。正確選用材料、注意工藝性能，如鑄造的流動(dòng)性、收縮性；鍛造的可鍛性、冷鐓性；焊接的冷裂、熱裂傾向；機(jī)加工的可切削性；熱處理的淬透性、冷脆性等。

　　要合理布置零部件，選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)尺寸，如避免尖角、棱角，改為圓角、倒角；厚薄懸殊的部分可開(kāi)工藝孔或加厚太薄的地方；安排好孔洞位置，把盲孔改為通孔等。形狀復(fù)雜的零件在可能條件下采用組合結(jié)構(gòu)、鑲拼結(jié)構(gòu)，改善受力狀況。在設(shè)計(jì)中注意應(yīng)用新技術(shù)、新工藝和新材料，減少制造時(shí)的內(nèi)應(yīng)力和變形。

　?。?）加工

　　在加工中要采取一系列工藝措施來(lái)防止和減少變形。對(duì)毛坯要進(jìn)行時(shí)效處理以消除其殘余內(nèi)應(yīng)力?？梢詫⑸a(chǎn)出來(lái)的毛坯在露天存放1~2年，利用內(nèi)應(yīng)力在12~20個(gè)月逐漸消失的特點(diǎn)進(jìn)行自然時(shí)效，效果最佳，但這樣做周期太長(zhǎng)；也可使毛坯經(jīng)高溫退火、保溫緩冷而消除內(nèi)應(yīng)力，即進(jìn)行人工時(shí)效；還可利用振動(dòng)的作用來(lái)消除內(nèi)應(yīng)力。復(fù)雜零件和精密零件在粗加工后仍要進(jìn)行人工時(shí)效。高精度零件在精加工過(guò)程中繼續(xù)要安排人工時(shí)效。

　　在制定零件機(jī)械加工工藝規(guī)程中，均要在工序、工步安排上，工藝裝備和操作、上，采取減少變形的工藝措施。在加工和修理中要減少基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換，保留加工基準(zhǔn)而留給維修時(shí)使用，減少維修加工中因基準(zhǔn)不一而造成的誤差。

　　要注意預(yù)留加工余量、調(diào)整加工尺寸和預(yù)加變形，這對(duì)于經(jīng)過(guò)熱處理的零件來(lái)說(shuō)非常必要。有些零件在知道變形規(guī)律之后，可預(yù)先加以反向變形量，經(jīng)熱處理后兩者抵消；也可預(yù)加應(yīng)力或控制應(yīng)力的產(chǎn)生和變化，使最終變形量符合要求，達(dá)到減少變形的目的。

　　（3）修理

　　在修理中，不僅要滿足恢復(fù)零件的尺寸、配合精度、面質(zhì)等，還要檢查和修復(fù)主要零件的形狀及位置誤差；制定出與變形有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和修理規(guī)范；設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠、好用的專用量具和工夾具；大力推廣三新技術(shù)，特別是新的修復(fù)工藝，如刷鍍、粘接等，用來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的焊接，盡量減少零件在修理中產(chǎn)生的應(yīng)力和變形。

　?。?）使用

　　加強(qiáng)生產(chǎn)技術(shù)管理，制定并嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，不超負(fù)荷運(yùn)行，避免局部超載或過(guò)熱，加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備的檢查和維護(hù)。