TPM咨詢服務中心TPM管理咨詢公司概述：多年的TPM維修管理實踐證實，雖然將磨損的零件進行修復，恢復了原來的尺寸、形狀和配合性質，但是裝配后仍達不到預期的效果。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系。

　　TPM管理

　　在機械設備向高參數(shù)化迅速發(fā)展的今天，變形問題愈來愈突出，它已成為維修質量低、大修周期短的一個重要原因。TPM管理進一步研究變形的機理，了解變形的規(guī)律和危害，掌握產生變形的原因，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

　　機械設備在工作過程中，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的那一部分變形。其機理是晶體中的原子在外力作用下，偏離了原來的平衡位置，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的那部分永久變形。其機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原子和異相的存在，不但使各個晶粒的變形互相阻礙和制約，而且會嚴重阻止位錯的移動。晶粒愈細，單位體積內的晶界愈多，因而塑性變形抗力愈大，強度愈高。

　　2、TPM維修管理之變形的危害

　　機械設備由于工況條件惡劣，經常滿載或超載工作，一些零件產生變形是常見的。如：起重運輸機的機架、機床的床身、汽車和拖拉機的底盤等。有些零件因形狀簡單，變形產生的危害比較直觀，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、機架、底盤、床身等形狀復雜、相互位置精度高、測量檢查及校正均比較困難的基礎件，它們的變形將使其他零件加速磨損，甚至斷裂，還有可能導致整臺機械設備被破壞，極大地降低使用壽命，所以變形的危害是十分嚴重的。

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　　3、TPM維修管理之變形的原因

　　機械零件變形的原因雖較復雜，但主要是零件的應力超過材料的屈服強度所致。大致可從下面幾個因素分析。

　?。?）外載荷

　　當外載荷產生的應力超過材料的屈服強度時，則零件將產生過應力永久變形。這種現(xiàn)象在工況條件惡劣，經常滿載或超載工作，頻繁制動、停車和啟動，有振動和沖擊，結構布置不合理等情況下很容易出現(xiàn)。

　?。?）溫度

　　①溫度升高，金屬材料的原子熱振動增大，臨界切變抗力下降，容易產生滑移變形，使材料屈服強度降低。長期在400°C以上使用的鑄鐵，反復加熱與冷卻會使體積膨脹而發(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，引起體積增大的結果。同時各處體積膨脹不均勻還會產生內應力。

　?、诋敎囟瘸^一定程度時，在-定溫度和應力作用下，隨著時間的增加，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，當溫度更高時，產生蠕變的應力則相應變小。

　?、廴绻慵軣岵痪魈帨夭钶^大，會產生較大的熱應力和內應力而引起零件變形。

　?。?）內應力

　　有些零件的毛坯為鑄件、鍛件或焊接件，它們都有一個從高溫冷卻下來的過程，必然會產生很大的內應力。經熱處理的零件也存在內應力。尤其是鑄造毛坯，形狀復雜、尺寸較大、厚薄不均，在澆鑄后冷卻的過程中，形成拉伸、壓縮等不同的應力狀態(tài)。內應力影響零件的靜強度和尺寸的穩(wěn)定性，不僅使其彈性極限降低，還會產生減小內應力的塑性變形，嚴重時將引起斷裂。

　　如果毛坯是在有內應力的狀態(tài)下進行加工，當切除一部分表面層后，破壞了內應力的平衡。由于內應力重新分布，零件也將產生變形。在切削加工過程中，因裝夾、切削力、切削熱的作用，零件表層會發(fā)生塑性變形和冷作硬化，因而產生內應力，也會引起變形。

　?。?）結晶缺陷

　　產生變形的內在原因是材料內部缺陷，如位錯、空位等，特別是位錯及其移動和擴散，構成影響變形的主要內在因素。在金屬材料中大量存在的位錯是晶體中的線缺陷，是一種易于運動的缺陷，即在較小的切應力作用下即可運動。具有大量位錯的材料是不穩(wěn)定的，當外力長期作用，特別是在高溫下，較小的應力就可引起位錯而使金屬產生滑移變形。

　　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)上述幾個方面的原因采取相應的對策來減少變形。特別是在機械設備大修時，不能只檢查配合面的磨損情況，對于相互位置精度也必須認真檢查，以便修復。

　?。?）設計

　　設計時不僅要考慮零件的強度，還要重視零件的剛度和制造、裝配、使用、拆卸、修理等問題。正確選用材料、注意工藝性能，如鑄造的流動性、收縮性；鍛造的可鍛性、冷鐓性；焊接的冷裂、熱裂傾向；機加工的可切削性；熱處理的淬透性、冷脆性等。

　　要合理布置零部件，選擇適當?shù)慕Y構尺寸，如避免尖角、棱角，改為圓角、倒角；厚薄懸殊的部分可開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。形狀復雜的零件在可能條件下采用組合結構、鑲拼結構，改善受力狀況。在設計中注意應用新技術、新工藝和新材料，減少制造時的內應力和變形。

　?。?）加工

　　在加工中要采取一系列工藝措施來防止和減少變形。對毛坯要進行時效處理以消除其殘余內應力。可以將生產出來的毛坯在露天存放1~2年，利用內應力在12~20個月逐漸消失的特點進行自然時效，效果最佳，但這樣做周期太長；也可使毛坯經高溫退火、保溫緩冷而消除內應力，即進行人工時效；還可利用振動的作用來消除內應力。復雜零件和精密零件在粗加工后仍要進行人工時效。高精度零件在精加工過程中繼續(xù)要安排人工時效。

　　在制定零件機械加工工藝規(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的轉換，保留加工基準而留給維修時使用，減少維修加工中因基準不一而造成的誤差。

　　要注意預留加工余量、調整加工尺寸和預加變形，這對于經過熱處理的零件來說非常必要。有些零件在知道變形規(guī)律之后，可預先加以反向變形量，經熱處理后兩者抵消；也可預加應力或控制應力的產生和變化，使最終變形量符合要求，達到減少變形的目的。

　　（3）修理

　　在修理中，不僅要滿足恢復零件的尺寸、配合精度、面質等，還要檢查和修復主要零件的形狀及位置誤差；制定出與變形有關的標準和修理規(guī)范；設計簡單可靠、好用的專用量具和工夾具；大力推廣三新技術，特別是新的修復工藝，如刷鍍、粘接等，用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的焊接，盡量減少零件在修理中產生的應力和變形。

　?。?）使用

　　加強生產技術管理，制定并嚴格執(zhí)行操作規(guī)程，不超負荷運行，避免局部超載或過熱，加強機械設備的檢查和維護。