CN111975281A - 一种孔修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机加工技术领域，尤其涉及一种孔修复方法。包括如下步骤：S1、对待修复孔扩孔使待修改孔被修改形成规则大孔；S2、高速旋转下压修补棒，修补棒进入规则大孔内与规则大孔固相焊接为一体；S3、利用钻头对带有修补棒的规则大孔钻孔，得到规则小孔。本发明中提供的孔修复方法，步骤简单，且在修复过程中不需要使用焊料对修补棒与规则大孔进行焊接。与现有技术相比，该孔修复方法修复所需时间短，能够实现即修即用。本方法对温度无要求，对大部分金属都适用；同时通过本实施例提供的方法修改的机体的服役环境也无要求，能够在恶劣的环境下使用。该方法所有步骤均可以在一台设备的相同位置进行，无需多次对孔重复进行定位。

Description

一种孔修复方法

技术领域

本发明涉及机加工技术领域，尤其涉及一种孔修复方法。

背景技术

孔作为一种机械设计结构，被广泛应用于各类金属及其合金以及非金属材料上以开孔的方式使该部件与其他部件相接合或增加产品功能上的组合。由于孔具有自由度高、易于加工、配位便捷等诸多优点目前孔的连接以及孔的其他功能被广泛应用于船舶工业、汽车工业、航空航天工业等诸多重工业领域。但由于孔在长期使用过程中，若其强度较低、频繁拆装、紧固不当以及局部受力过大等因素作用后容易对孔造成破坏类似孔径增大、形状变形等。如果孔受到破坏发生变化，则其原有的配合尺寸变化使该孔不能再形成可靠接合对整个结构件的承载使用性能造成损害。目前对于已变形或破损孔的修复或需要更换零部件孔的形状尺寸时，常需要单独拆卸出该部件进行更换，整个拆卸过程复杂，且对某些特定结构来讲技术难度高，只能指定专业修理厂进行维修，整个拆卸过程费时费力，零部件报废更换的成本也很高。

中国专利文献CN107030447A中公开了一种发动机缸孔修复方法，该修复方法是对发动机缸孔进行喷涂后再修正发动机缸孔尺寸，然而该种方法可能会造成发动机缸孔强度与发动机缸的强度不同，在工作过程中修复后的发动机缸孔磨损速度加快的问题产生，同时喷涂材料粘附在待修复孔的孔壁上，受到长期振动会与孔壁脱离。

中国专利文献CN102699619A中公开了一种柴油机凸轮轴孔修复方法，该方法需要将轴套冷冻后转入机体加工孔内，固化一周后再将轴套内径加工至需要的大小，该种方法耗时时间长，且对该轴套服役的环境温度要求高，不能在较为寒冷的地区使用。

因此，亟需一种孔修复方法，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种孔修复方法，能够节省修复时间，长期振动情况下不会与孔壁脱离，对修复后的机体服役环境无特殊要求。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种孔修复方法，包括如下步骤：

S1、对待修复孔扩孔使待修改孔被修改形成规则大孔；

S2、高速旋转下压修补棒，修补棒进入规则大孔内与规则大孔固相焊接为一体；

S3、利用钻头对带有修补棒的规则大孔钻孔，得到规则小孔。

作为上述孔修复方法的一种优选技术方案，在S3之后还包括，切磨所述修补棒突出于所述规则大孔的部分，使所述修补棒顶面与所述规则大孔顶面共面，所述修补棒底面与所述规则大孔底面共面。

作为上述孔修复方法的一种优选技术方案，在S3之前还包括，所述修补棒在所述规则大孔内停留预设时间后，旋拧所述修补棒顶端使所述修补棒断裂。

作为上述孔修复方法的一种优选技术方案，在S2之前还包括，对规则大孔孔壁进行清洁。

作为上述孔修复方法的一种优选技术方案，所述修补棒直径与所述规则大孔直径相同，所述修补棒长度大于所述规则大孔深度。

作为上述孔修复方法的一种优选技术方案，所述修补棒底部为锥形结构，其锥度为0°-80°；所述修补棒长度与所述规则大孔深度差值取值范围为3mm-150mm。

作为上述孔修复方法的一种优选技术方案，所述修补棒材料与带有所述待修复孔的机体材料相同。

作为上述孔修复方法的一种优选技术方案，所述修补棒通过搅拌摩擦焊机旋拧入所述规则大孔内。

作为上述孔修复方法的一种优选技术方案，所述修补棒与所述搅拌摩擦焊机通过套筒连接，所述修补棒与所述套筒通过螺栓顶压连接。

作为上述孔修复方法的一种优选技术方案，所述待修复孔为通孔或变径孔。

本发明有益效果：

本发明中提供的孔修复方法，步骤简单，且在修复过程中不需要使用焊料对修补棒与规则大孔进行焊接，规则大孔的孔壁与修补棒之间经过热塑性状态而结合到一起，实现对规则大孔的填充目的，机体长期振动过程中不会与孔壁脱离。与现有技术相比，该孔修复方法修复所需时间短，能够实现即修即用的目的。本实施例中提供的孔修复方法对温度无要求，对大部分金属都适用；同时通过本实施例提供的方法修改的机体的服役环境也无特殊要求，能够在恶劣的环境下使用。另外，本发明提供的方法所有步骤均可以在一台设备的相同位置进行，无需多次对孔重复进行定位，保证修复孔的中心的稳定性。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的孔修复方法的流程图；

图2是本发明实施例二提供的孔修复方法的流程图；

图3是对待修复孔扩孔形成规则大孔的结构示意图；

图4是修补棒进入规则大孔内的结构示意图；

图5是形钻对带有修补棒的规则大孔钻孔的结构示意图；

图6是得到的规则小孔的结构示意图；

图中：

1、规则大孔；2、修补棒；3、套筒；4、形钻；5、规则小孔；6、机体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

实施例一

图1为本发明实施例提供的孔修复方法的流程图，其适用于孔径增大或者孔形状发生变形的情况，本实施例中提出了一种孔修复方法，主要针对孔径增大或形状变形的孔的修复，该方法适用于各个领域中带孔的机体6的孔修复，尤其是对变径孔，即锥形孔的修复。

具体地，本实施例提供的孔修复方法包括如下步骤：

S1、对待修复孔扩孔使待修改孔被修改形成规则大孔1。

对于待修复孔而言，在进行机加工处理时，需要观察该待修复孔的形状并用量具(如量尺)测出该待修复孔的最大直径，而后选取直径大于该待修复孔最大直径的形钻4进行钻孔得到规则大孔1；获得规则大孔1后，使用有机溶剂如酒精、丙酮等清除规则大孔1所在机体6表面及规则大孔1孔内壁油污及金属粉尘等杂质，本实施例中规则大孔是指圆周度在允许误差范围的大直径圆孔，其直径相对于机体6原来的孔径而言较大。

本实施例中将待修复孔进行扩孔形成规则大孔1，目的是为了使待修复孔的中心保持不变或偏移量小，满足与孔配合的其他结构配合需求。

S2、高速旋转下压修补棒2，修补棒2进入规则大孔1内与规则大孔1固相焊接为一体。

选择直径和倾斜角度与规则大孔1相同且有效修补长度略大于规则大孔1的深度的修补棒2，修补棒2配合套筒3组合装载到搅拌摩擦焊机上。搅拌摩擦焊机选择合适的转速和下压修补速度配合套筒3带动修补棒2高速旋转并以一定速率向下压入大直径通孔中，修补棒2高速旋转下压，与规则大孔1的孔壁产生摩擦产热，由于修补棒2的材质与规则大孔1所在机体6的材质相同或者相近，二者在摩擦产热后共同达到热塑性状态，修补棒2有效修补长度完全压入规则大孔1内后，修补棒2停止转动预设时间后，使修补棒2与规则大孔1的孔壁在受热的热塑性状态中结合在一起。修补棒2与规则大孔1有效连接，相当于对该规则大孔1进行填孔处理，能够实现后续钻孔的目的，且保证修补棒2在钻孔过程中不会与规则大孔1发生脱离，保证孔修复的可操作性。

S3、利用钻头对带有修补棒2的规则大孔1钻孔，得到规则小孔5。

该步骤在选取过程中，应选择直径与待修复孔未变形前的直径相同的钻头，修复过程中，能够将修补棒2停留在规则大孔1外的部分去除，保证获得的规则小孔5两端光洁，利于后续使用，得到规则小孔5后孔修复完成。

本实施例中提供的孔修复方法，步骤简单，且在修复过程中不需要使用焊料对修补棒2与规则大孔1进行焊接，规则大孔1的孔壁与修补棒2之间经过热塑性状态而结合到一起，实现对规则大孔1的填充目的。与现有技术相比，该孔修复方法修复所需时间短，能够实现即修即用的目的，机体6长期振动过程中修补棒2不会与孔壁脱离。本实施例中提供的孔修复方法对温度无要求，对大部分金属都适用；同时通过本实施例提供的方法修改的机体6的服役环境也无特殊要求，能够在恶劣的环境下使用。另外，本发明提供的方法所有步骤均在一台设备的相同位置进行，无需多次对孔重复进行定位，保证修复孔的中心的稳定性。

实施例二

图2是本发明实施例提供的孔修复方法的流程图，如图2所示，本实施例中提供了一种孔修复方法，其主要是对带修补孔进行扩孔或再填充，而后再钻孔或者需要的规则小孔5。

与实施例一相比，本实施例中孔修复方法的主要步骤与实施例一相同，仅是对实施例一中步骤S3前后进行具体限定。

如图2所示，本实施例中提供的孔修复方法主要包括如下步骤：

S1、对待修复孔扩孔使待修改孔被修改形成规则大孔1；

S2、高速旋转下压修补棒2，修补棒2进入规则大孔1内与规则大孔1固相焊接为一体；

S21、修补棒2在规则大孔1内停留预设时间后，旋拧修补棒2顶端使修补棒2断裂；

S3、利用钻头对带有修补棒2的规则大孔1钻孔，得到规则小孔5；

S31、切磨修补棒2突出于规则大孔1的部分，使修补棒2顶面与规则大孔1顶面共面，修补棒2底面与规则大孔1底面共面。

本实施例中，优先选用的修补棒2直径与规则大孔1直径相同，修补棒2长度大于规则大孔1深度。由于修补棒2是对规则大孔1进行填充，修补棒2长度大于规则大孔1深度能够保证修补棒2对规则大孔1填满，不会出现规则大孔1底部或者顶部未填满的现象发生，保证孔内安装的杆或者螺栓等结构在安装完成后不会产生晃动，保证安装后的稳定性。修补棒2在规则大孔1内停留预设时间能够保证修补棒2及规则大孔1的孔壁形成有效连接，修补棒2与规则大孔1的孔壁已形成冶金结合，旋拧修补棒2顶端则会导致修补棒2断裂，完成规则大孔1的自摩擦铆接修复。

可以理解的是，当修补棒2的长度与规则大孔1的深度差值相差较少时，则不需要旋拧修补棒2顶端导致修补棒2断裂，可直接将套筒3与修补棒2直接拆卸，搅拌摩擦焊机直接带动套筒3提起即可。对于修补棒2裸露在规则大孔1外部的部分，在后续步骤中可以通过切磨的方式将多余凸出材料清理掉。

图3是对待修复孔扩孔形成规则大孔1的结构示意图；图4是修补棒2进入规则大孔1内的结构示意图；图5是形钻4对带有修补棒2的规则大孔1钻孔的结构示意图；图6是得到的规则小孔5的结构示意图；如图3-6所示，以待修复孔为变径孔(即锥形孔)为例，上述修补棒2底部为锥形结构，其锥度为0°-80°，该结构便于修补棒2顺利进入到规则大孔1内，便于修补棒2与规则大孔1之间在热塑性状态中结合在一起；修补棒2长度与规则大孔1深度差值取值范围为3mm-150mm。同时，在本实施例中，修补棒2材料与机体6材料相同，保证二者强度相同。当然在其他实施例中，还可以是修补棒2材料与机体6材料相似，实现提高本体强度的目的。需要说明的是，本实施例中该孔修复方法不对待修复孔的形状进行具体限制，仅以该方法修复锥形孔作为示例。

在上述步骤S1中，使用形钻4对待修复孔扩孔，形钻4完全钻穿待修复孔使其规则化形成规则大孔1，其中形钻4材料为强度、硬度、耐磨性优于孔壁材料的硬质合金、陶瓷等；形钻4直径d取值范围为1mm-100mm，锥度角取值范围α为0°-80°，长度L取值范围为2mm-120mm；钻孔转速取值范围为300r/min-1500r/min，钻孔速度选择取值范围为1mm/min-60mm/min。

在上述步骤S2中，修补棒2通过搅拌摩擦焊机旋拧入规则大孔1内。修补棒2与搅拌摩擦焊机通过套筒3连接，修补棒2与套筒3通过螺栓顶压连接。搅拌摩擦焊机带动修补棒2旋转下压，修补棒2的旋转速度取值范围为300r/min-6000r/min，下压的修复速度取值范围为0.5mm/min-20mm/min，向下旋转压入直到套筒3面接触到规则大孔1的上表面，再停留预设时间后向上匀速拔出，上拔速度取值范围为2mm/s-10mm/s，预设时间取值范围为5s-60s。

本发明是一种通过消耗式的修补棒2与孔壁摩擦形变产热的固相连接以及形钻4钻孔的冷加工处理方式相结合的方法，不产生熔化现象，修复改制的小直径通孔不存在气孔、裂纹、合金成分不均匀等问题。整个过程在一台设备相同位置进行，规则大孔1与修补棒2自摩擦铆接修复改制过程简单便捷，无需多次重复对孔进行定位。修补棒2为消耗式材料，套筒3可多次组装配合修补棒2进行修复改制通孔循环利用，生产效率高。该方法可进行破坏变形规则大孔1的修复改制成原小直径通孔或将规则大孔1修复改制成小直径通孔，无需再对原结构件进行拆卸更换带孔零部件，具有修复过程简单、技术难度低、节省时间、降低成本等优点。该方法可应用于绝大部分金属及其合金的通孔修复改制，修补棒2的材料不仅可以选择与零部件相同的材料，还可选择异种材料从而提高通孔强度。

此外，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种孔修复方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、对待修复孔扩孔使待修改孔被修改形成规则大孔；

S2、高速旋转下压修补棒，修补棒进入规则大孔内与规则大孔固相焊接为一体；

S3、利用钻头对带有修补棒的规则大孔钻孔，得到规则小孔。

2.根据权利要求1所述的孔修复方法，其特征在于，在S3之后还包括，切磨所述修补棒突出于所述规则大孔的部分，使所述修补棒顶面与所述规则大孔顶面共面，所述修补棒底面与所述规则大孔底面共面。

3.根据权利要求1或2所述的孔修复方法，其特征在于，在S3之前还包括，所述修补棒在所述规则大孔内停留预设时间后，旋拧所述修补棒顶端使所述修补棒断裂。

4.根据权利要求1所述的孔修复方法，其特征在于，在S2之前还包括，对规则大孔孔壁进行清洁。

5.根据权利要求1所述的孔修复方法，其特征在于，所述修补棒直径与所述规则大孔直径相同，所述修补棒长度大于所述规则大孔深度。

6.根据权利要求5所述的孔修复方法，其特征在于，所述修补棒底部为锥形结构，其锥度为0°-80°；所述修补棒长度与所述规则大孔深度差值取值范围为3mm-150mm。

7.根据权利要求1所述的孔修复方法，其特征在于，所述修补棒材料与带有所述待修复孔的机体材料相同。

8.根据权利要求1所述的孔修复方法，其特征在于，所述修补棒通过搅拌摩擦焊机旋拧入所述规则大孔内。

9.根据权利要求8所述的孔修复方法，其特征在于，所述修补棒与所述搅拌摩擦焊机通过套筒连接，所述修补棒与所述套筒通过螺栓顶压连接。

10.根据权利要求1所述的孔修复方法，其特征在于，所述待修复孔为通孔或变径孔。

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