TPM咨询服务中心TPM管理咨询公司概述：多年的TPM维修管理实践证实，虽然将磨损的零件进行修复，恢复了原来的尺寸、形状和配合性质，但是装配后仍达不到预期的效果。出现这种情况通常是由于零件变形，特别是基础零件变形使零部件之间的相互位置精度遭到破坏，影响了各组成零件之间的相互关系。

　　TPM管理

　　在机械设备向高参数化迅速发展的今天，变形问题愈来愈突出，它已成为维修质量低、大修周期短的一个重要原因。TPM管理进一步研究变形的机理，了解变形的规律和危害，掌握产生变形的原因，以便采取措施防止或减少变形。

　　1、TPM维修管理之变形的概念

　　机械设备在工作过程中，由于受力的作用而使零件的尺寸或形状发生改变的现象称变形。变形分弹性变形和塑性变形两种。

　　（1）弹性变形

　　弹性变形是指外力去除后能完全恢复的那一部分变形。其机理是晶体中的原子在外力作用下，偏离了原来的平衡位置，使原子间距发生变化，造成晶格的伸缩或扭曲。

　　（2）塑性变形

　　塑性变形是指外力去除后不能恢复的那部分永久变形。其机理是由于多晶体有晶界存在，各晶粒位向的不同以及合金中溶质原子和异相的存在，不但使各个晶粒的变形互相阻碍和制约，而且会严重阻止位错的移动。晶粒愈细，单位体积内的晶界愈多，因而塑性变形抗力愈大，强度愈高。

　　2、TPM维修管理之变形的危害

　　机械设备由于工况条件恶劣，经常满载或超载工作，一些零件产生变形是常见的。如：起重运输机的机架、机床的床身、汽车和拖拉机的底盘等。有些零件因形状简单，变形产生的危害比较直观，彩的检查和校正也较容易，曲轴和连杆是最典型的例子。

　　但是，像汽缸体、变速箱体、机架、底盘、床身等形状复杂、相互位置精度高、测量检查及校正均比较困难的基础件，它们的变形将使其他零件加速磨损，甚至断裂，还有可能导致整台机械设备被破坏，极大地降低使用寿命，所以变形的危害是十分严重的。

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　　3、TPM维修管理之变形的原因

　　机械零件变形的原因虽较复杂，但主要是零件的应力超过材料的屈服强度所致。大致可从下面几个因素分析。

　　（1）外载荷

　　当外载荷产生的应力超过材料的屈服强度时，则零件将产生过应力永久变形。这种现象在工况条件恶劣，经常满载或超载工作，频繁制动、停车和启动，有振动和冲击，结构布置不合理等情况下很容易出现。

　　（2）温度

　　①温度升高，金属材料的原子热振动增大，临界切变抗力下降，容易产生滑移变形，使材料屈服强度降低。长期在400°C以上使用的铸铁，反复加热与冷却会使体积膨胀而发生变形，温度愈高，变形愈厉害。这是由于珠光体中的Fe3C在高温下分解为铁素体和石墨，引起体积增大的结果。同时各处体积膨胀不均匀还会产生内应力。

　　②当温度超过一定程度时，在-定温度和应力作用下，随着时间的增加，金属材料将缓慢地发生塑性变形，这种现象称蠕变，又叫高温蠕变，当温度更高时，产生蠕变的应力则相应变小。

　　③如果零件受热不均，各处温差较大，会产生较大的热应力和内应力而引起零件变形。

　　（3）内应力

　　有些零件的毛坯为铸件、锻件或焊接件，它们都有一个从高温冷却下来的过程，必然会产生很大的内应力。经热处理的零件也存在内应力。尤其是铸造毛坯，形状复杂、尺寸较大、厚薄不均，在浇铸后冷却的过程中，形成拉伸、压缩等不同的应力状态。内应力影响零件的静强度和尺寸的稳定性，不仅使其弹性极限降低，还会产生减小内应力的塑性变形，严重时将引起断裂。

　　如果毛坯是在有内应力的状态下进行加工，当切除一部分表面层后，破坏了内应力的平衡。由于内应力重新分布，零件也将产生变形。在切削加工过程中，因装夹、切削力、切削热的作用，零件表层会发生塑性变形和冷作硬化，因而产生内应力，也会引起变形。

　　（4）结晶缺陷

　　产生变形的内在原因是材料内部缺陷，如位错、空位等，特别是位错及其移动和扩散，构成影响变形的主要内在因素。在金属材料中大量存在的位错是晶体中的线缺陷，是一种易于运动的缺陷，即在较小的切应力作用下即可运动。具有大量位错的材料是不稳定的，当外力长期作用，特别是在高温下，较小的应力就可引起位错而使金属产生滑移变形。

　　4、TPM维修管理之减少变形的措施

　　变形是不可避免的，我们只能根据它的规律，根据上述几个方面的原因采取相应的对策来减少变形。特别是在机械设备大修时，不能只检查配合面的磨损情况，对于相互位置精度也必须认真检查，以便修复。

　　（1）设计

　　设计时不仅要考虑零件的强度，还要重视零件的刚度和制造、装配、使用、拆卸、修理等问题。正确选用材料、注意工艺性能，如铸造的流动性、收缩性；锻造的可锻性、冷镦性；焊接的冷裂、热裂倾向；机加工的可切削性；热处理的淬透性、冷脆性等。

　　要合理布置零部件，选择适当的结构尺寸，如避免尖角、棱角，改为圆角、倒角；厚薄悬殊的部分可开工艺孔或加厚太薄的地方；安排好孔洞位置，把盲孔改为通孔等。形状复杂的零件在可能条件下采用组合结构、镶拼结构，改善受力状况。在设计中注意应用新技术、新工艺和新材料，减少制造时的内应力和变形。

　　（2）加工

　　在加工中要采取一系列工艺措施来防止和减少变形。对毛坯要进行时效处理以消除其残余内应力。可以将生产出来的毛坯在露天存放1~2年，利用内应力在12~20个月逐渐消失的特点进行自然时效，效果最佳，但这样做周期太长；也可使毛坯经高温退火、保温缓冷而消除内应力，即进行人工时效；还可利用振动的作用来消除内应力。复杂零件和精密零件在粗加工后仍要进行人工时效。高精度零件在精加工过程中继续要安排人工时效。

　　在制定零件机械加工工艺规程中，均要在工序、工步安排上，工艺装备和操作、上，采取减少变形的工艺措施。在加工和修理中要减少基准的转换，保留加工基准而留给维修时使用，减少维修加工中因基准不一而造成的误差。

　　要注意预留加工余量、调整加工尺寸和预加变形，这对于经过热处理的零件来说非常必要。有些零件在知道变形规律之后，可预先加以反向变形量，经热处理后两者抵消；也可预加应力或控制应力的产生和变化，使最终变形量符合要求，达到减少变形的目的。

　　（3）修理

　　在修理中，不仅要满足恢复零件的尺寸、配合精度、面质等，还要检查和修复主要零件的形状及位置误差；制定出与变形有关的标准和修理规范；设计简单可靠、好用的专用量具和工夹具；大力推广三新技术，特别是新的修复工艺，如刷镀、粘接等，用来代替传统的焊接，尽量减少零件在修理中产生的应力和变形。

　　（4）使用

　　加强生产技术管理，制定并严格执行操作规程，不超负荷运行，避免局部超载或过热，加强机械设备的检查和维护。