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缸體主軸承孔的修復
http://www.www.ramsesautogas.com 更新時(shí)間：2014/9/29 1:45:45
缸體主軸承孔的修復
【摘要】缸體
常出現的失效形式大致可分四類(lèi)：磨損類(lèi)、變形類(lèi)、蝕損類(lèi)和孔洞裂紋類(lèi)。修復主軸承孔尺寸的方法分傳統方法和兩種新工藝：鋅鋁合金電刷鍍、鎳絲氬弧堆焊。在修復過(guò)程中應注意的要點(diǎn)。敘詞：缸體軸承孔修理
1 前言
發(fā)動(dòng)機是汽車(chē)、船舶、內燃機等各種動(dòng)力設備的心臟。缸體則是發(fā)動(dòng)機中的基礎貴重件，它的價(jià)值可占到整臺發(fā)動(dòng)機的四分之一以上，特別是進(jìn)口缸 體的價(jià)格更是驚人，MK－36型礦用汽車(chē)裝備的康明斯K50發(fā)動(dòng)機缸體單價(jià)高達50萬(wàn)元，這相當于一輛高檔轎車(chē)的價(jià)格，可見(jiàn)缸體修復的經(jīng)濟意義是多么重 大。
缸體常出現的失效形式可大致分為以下四類(lèi)：1、磨損類(lèi)。主軸承孔（以下有時(shí)簡(jiǎn)稱(chēng)座孔）、凸輪軸孔、止推座孔端面的磨損與“燒傷”；2、變形類(lèi)。主軸承 蓋（以下有時(shí)簡(jiǎn)稱(chēng)瓦蓋）受力內收變形導致止口松動(dòng)，由于曲軸與連桿組件斷裂致使整個(gè)機體變形；3、蝕損類(lèi)。由于氣蝕、水蝕造成缸墊密封面、濕式缸套凸緣密 封面的嚴重失效；4、孔洞裂紋類(lèi)。由于連桿螺栓松動(dòng)脫落、活塞組件出問(wèn)題等原因可損壞缸套孔或缸體不同部位打出孔洞或裂紋。一些其它原因也可能引起缸體裂 紋。對上述各種失效形式，大多均可采用傳統常規工藝進(jìn)行修復。其中第1、2類(lèi)失效形式是最常見(jiàn)的，也是最有修復價(jià)值的。因此，近年來(lái)一些大用戶(hù)、專(zhuān)業(yè)修理 廠(chǎng)、有關(guān)科研單位針對此類(lèi)失效形式做了大量攻關(guān)工作。筆者根據多年的探索和實(shí)踐，就缸體主軸承孔的修復問(wèn)題談一些基本的認識。
2 恢復主軸承孔尺寸的方法
2.1 幾種傳統工藝
主軸承孔常見(jiàn)的失效形式是：主軸承蓋內收變形且造成其止口松動(dòng)，致使上、下半孔水平錯位及座孔圓柱度超限；由于“化瓦”造成某個(gè)座孔“燒 傷”；由于座孔嚴重變形，致使其尺寸、形狀、位置各項精度不同程度地超差；整個(gè)缸體變形也會(huì )引起座孔的變形和各道座孔之間的同軸度超限。
主軸承孔修復的關(guān)鍵是恢復尺寸的工藝方法。傳統的方法有以下幾種：手工電弧鑄鐵堆焊、鑲套、瓦背加大、銅焊及噴涂。實(shí)際上銅焊和噴涂是最不可取的。因 為銅焊需將缸體焊接處局部加熱至上千度，這么高的溫度對缸體造成的應力變形等破壞作用是顯見(jiàn)的。噴涂的結合強度不足30N/mm2， 它經(jīng)不起長(cháng)時(shí)間活塞的往復運動(dòng)所產(chǎn)生的疲勞循環(huán)的“錘擊”效應的作用，涂層脫落是遲早的事。瓦背加大的方法是將座孔直徑鏜大1mm，再使用由該發(fā)動(dòng)機制造 廠(chǎng)特制的瓦背直徑加大1mm的主軸承，這個(gè)工藝還是可行的，但只有很少的發(fā)動(dòng)機制造廠(chǎng)開(kāi)發(fā)這種特制瓦，即使有這種瓦，大多用戶(hù)及其修理部門(mén)也不大可能備有 現貨。只有專(zhuān)業(yè)修理廠(chǎng)才可能有這種備件，這勢必拖延修理工期。該方法第二條缺點(diǎn)就是廠(chǎng)家只生產(chǎn)瓦背直徑加大1mm的瓦。如座孔損傷嚴重或二次損壞，這個(gè)方 法就無(wú)能為力了。它的第三條缺點(diǎn)就是座孔磨損很�。ɡ�0.10mm左右），孔徑上也要鏜去1mm。鑲套法是這樣的，廠(chǎng)商供應有加工余量的主軸承蓋，而缸 體半孔在半徑上鏜去幾毫米，再將有加工余量的半孔鋼套鉚在座孔上，經(jīng)過(guò)鏜削加工至標準尺寸。此工藝也是可行的，但它除存在瓦背加大法的幾條缺點(diǎn)外，就是在 主軸承和座孔之間又增加了一層鋼套，且層與層之間的貼合性不可能太好，必然降低座孔導熱能力，加之軸瓦配合間隙不易控制，這樣就增大了“化瓦”抱軸的可能 性。實(shí)際上，大家較常用還是用手工電弧堆焊的方法恢復座孔。該工藝難度較高，要求焊工要有豐富的經(jīng)驗和極強的責任心。因為鑄鐵堆焊極易產(chǎn)生大量的氣孔、咬 邊和硬點(diǎn)，這會(huì )大大降低瓦背與座孔的接觸點(diǎn)數，因而影響導熱，埋下“化瓦”抱軸的隱患。座孔上的主軸承定位槽的修理也是一個(gè)極易出現問(wèn)題的細節，缸體制造 廠(chǎng)是使用專(zhuān)用設備加工此槽的，而修理者則是手工修復的，不可能十分精確，極易發(fā)生主軸承在座孔中定位不牢固，亦即出現常說(shuō)的“喘氣”現象，“喘氣”至一定 程度主軸承在座孔中就會(huì )轉動(dòng)，油路就會(huì )中斷，“化瓦”在所難免。堆焊的最大隱患就是應力與變形的問(wèn)題，有時(shí)在裝機前怎么檢查主軸孔都是合格的，出事后再次 檢查該孔則嚴重變形失圓，禍根就在于焊接應力。
2.2兩種適用新工藝
2.2.1鋅鋁合金電刷鍍
由于壓力磨損和緩慢變形引起的座孔超差，往往都不是很?chē)乐氐�，直徑上的超差值一般不大�?.5mm�；謴瓦@類(lèi)座孔尺寸的最佳工藝就是金屬電 刷鍍，常用恢復尺寸的商品鍍液只有鎳、銅兩種�？墒沁@兩種鍍液都存在結合強度低且前者太硬、后者太脆，都無(wú)法進(jìn)行手工刮研和鏜削加工。
為解決這些難題，經(jīng)過(guò)半年時(shí)間的反復試驗，我們研制出了鋅鋁合金鍍液，它的配方是：
鋅鹽 500克/升
鋁鹽 80克/升
添加劑Ⅰ 30克/升
添加劑Ⅱ 24克/升
PH 4
該鍍液不需鎳層打底，可直接鍍在主軸承孔上。其刷鍍工藝、參數及注意事項同常規刷鍍。該鍍液的鍍層具有硬度低、韌性好、結合強度高、切削成卷的良好加工性。我們使用該鍍液修復數百臺缸體，效果十分理想。
2.2.2鎳絲氬弧堆焊
該方法較簡(jiǎn)單，它就是一種鎢極氬弧焊，純鎳焊絲，手工操作，焊絲截面積不要大于10mm2，焊前要特別注意加熱除油。這種鑄鐵堆焊工藝的優(yōu)點(diǎn)是：不咬邊、無(wú)氣孔、焊層薄、無(wú)硬點(diǎn)、結合強度高。由于焊接電流可控制在100A以?xún)�，故焊接應力變形明顯低于手工電弧焊。該方法最適合于堆焊因“滾瓦”造成內孔嚴重“燒傷”的座孔。
3 座孔修復工藝的要點(diǎn)
缸體座孔修復的主要工序是：檢查定方案—修復瓦蓋—預鏜孔—加熱除油—恢復座孔尺寸—鏜削座孔—檢查驗收。對于該工藝中的一些要點(diǎn)，修復人員當給予足夠的重視。
3.1瓦蓋修復的要點(diǎn)
依據定位情況，可將瓦蓋分為單止口定位瓦蓋（直列發(fā)動(dòng)機）和雙止口定位瓦蓋（V型發(fā)動(dòng)機）。單止口定位瓦蓋時(shí)有螺栓孔傾斜于安裝底面的特殊形式瓦蓋的修復就是恢復半孔尺寸和修復定位止口的兩個(gè)端面。瓦蓋半孔尺寸的恢復分以下幾種情況：對于圖1所示的瓦蓋半孔只要“燒傷”不是很 嚴重，都可以采用銑削安裝底面的辦法使半孔下沉從而產(chǎn)生加工余量。但如缸體半孔需刷鍍，則瓦蓋不可如此鏜削，以免上下半孔硬度不等造成加工 讓刀失圓。對于圖2、圖3所示的瓦蓋最好不要通過(guò)銑削安裝底面而使半孔下沉太大，因為這樣會(huì )使圖2的瓦蓋側拉螺孔與缸體的螺孔上下錯位而裝不上；同理也會(huì ) 使圖3的瓦蓋螺孔下端與缸體上的螺孔水平錯位造成“別勁”而影響座孔的圓柱度�；謴瓦@兩種瓦蓋半孔尺寸較為合理的選擇就是：若孔徑超限較小，可選擇瓦蓋半 孔下沉或下沉與刷鍍相結合的方法；若孔徑超限較大，則要選擇鎳絲氬弧堆焊。堆焊后的瓦蓋應進(jìn)行高溫回火處理以消除焊接應力。并將瓦蓋安裝底面用平板研磨， 以保證有足夠的接觸點(diǎn)。
通常瓦蓋與缸體止口均為過(guò)盈配合，這是由止口的定位作用所決定的。瓦蓋工作中的受力方向決定了瓦蓋遲早要發(fā)生向內收縮變形，從而使止口由過(guò) 盈配合變?yōu)殚g隙配合，嚴重者間隙可達幾十絲米。這必然造成座孔尺寸和形狀是不確定的，這時(shí)必須先將瓦蓋止口端面恢復原有的過(guò)盈配合，否則若先修復座孔是沒(méi) 有意義的。該端面的修復工藝是通過(guò)測量確定每面應恢復的尺寸，對其進(jìn)行噴焊或堆焊，再用瓦蓋止口端面磨削專(zhuān)機或其它通用機床加工，但要注意必須以瓦蓋安裝 底面和半孔端面為定位基準。做為安裝定位基準的底面，一定要事先進(jìn)行研磨加工以保證有足夠的接觸點(diǎn)。對于圖2雙止口定位瓦蓋，應保證其兩個(gè)止口都是過(guò)盈配 合，過(guò)盈量應在0.03～0.08mm之間，且裝有側拉螺栓的止口過(guò)盈量要略小為宜。
3.2預鏜孔
如果缸體上某道半座孔已下沉，就必須恢復其尺寸。如采用刷鍍，則上下半孔應一刀鏜出，且鏜量要盡量小。注意不可只鏜半孔，以免加工失圓和不便拋光。如采用堆焊，則至少在直徑上要均勻鏜去1mm，以使焊層硬度均勻。
3.3鏜削主軸承孔
除全部座孔都要修復外，一般不要在普通鏜床上加工座孔，因為在鏜床上雖可按好孔找正，但鎖緊時(shí)又會(huì )造成新的偏移，致使加工孔與未加 工孔不同軸。座孔的加工最好是在專(zhuān)用鏜瓦機上進(jìn)行。這種鏜瓦機的刀桿與機床主軸柔性連接，機床精度對加工精度基本沒(méi)有影響。將兩個(gè)具有一定配合精度的定位 套裝入間隔盡量遠的兩個(gè)標準座孔中，在這兩個(gè)定位套中插入刀桿，在要鏜孔的部位裝上刀頭，即可進(jìn)行鏜削加工，尺寸精度由對刀塊解決。這種加工方法的優(yōu)點(diǎn)是 只要刀桿與定位套、定位套與座孔的配合合理，安裝面清潔，那么鏜削的座孔與定位孔的同軸度極易保證。下面就用戶(hù)關(guān)注的同軸度檢查問(wèn)題簡(jiǎn)介四種實(shí)用方法：一 是直接裝上曲軸盤(pán)動(dòng)。此法簡(jiǎn)單易行，可滿(mǎn)足一般使用要求，已為大多數修理工所采用；二是驗棒加塞規的方法。就是將一個(gè)全長(cháng)彎曲不大于0.005mm的驗棒 （長(cháng)度要足夠，直徑Ø60左右即可）置于全部座孔中，待自由擺動(dòng)停止后，向每道座孔與驗棒之間塞入0.02mm厚的塞規，如果每道都不能塞人即可認為該缸 體的相鄰座孔和全部座孔同軸度誤差不大于0.02mm。當然還需將缸體轉過(guò)90°角度重復上述檢驗步驟。此法既精確又簡(jiǎn)單；三是檢查環(huán)加塞規法。就是在鏜 削座孔的刀桿上加裝一檢查環(huán)，檢查環(huán)與刀桿和座孔的配合間隙適當。將檢查環(huán)推人將要檢查的座孔中，用塞規在其周邊塞入，根據塞入的情況判定同軸度是否合 格。此法對檢驗具的精度與配合間隙要求精確的設計與制造，非專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)不宜采��；四是按小于座孔下差0.04mm左右做一通長(cháng)檢驗棒，裝入缸體半孔中，將全部 瓦蓋按規定的扭矩和緊固方法裝好，然后用搬手轉動(dòng)檢驗棒，根據用力大小判定同軸度是否合格。如果事先將驗棒涂上紅丹粉，當認為同軸度有問(wèn)題時(shí)，打開(kāi)瓦蓋后 還可對產(chǎn)生的高點(diǎn)進(jìn)行刮研，這也是該方法的一大優(yōu)點(diǎn)。每修一個(gè)缸體就制造一個(gè)驗棒，當然不太經(jīng)濟。此法適合于缸體品種單一的專(zhuān)業(yè)修理 |
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