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缸體主軸承孔的修復(fù)
【摘要】缸體
常出現(xiàn)的失效形式大致可分四類：磨損類、變形類、蝕損類和孔洞裂紋類。修復(fù)主軸承孔尺寸的方法分傳統(tǒng)方法和兩種新工藝：鋅鋁合金電刷鍍、鎳絲氬弧堆焊。在修復(fù)過程中應(yīng)注意的要點(diǎn)。敘詞：缸體軸承孔修理
1 前言 發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車、船舶、內(nèi)燃機(jī)等各種動(dòng)力設(shè)備的心臟。缸體則是發(fā)動(dòng)機(jī)中的基礎(chǔ)貴重件，它的價(jià)值可占到整臺發(fā)動(dòng)機(jī)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型礦用汽車裝備的康明斯K50發(fā)動(dòng)機(jī)缸體單價(jià)高達(dá)50萬元，這相當(dāng)于一輛轎車的價(jià)格，可見缸體修復(fù)的經(jīng)濟(jì)意義是多么重 大。 缸體常出現(xiàn)的失效形式可大致分為以下四類：1、磨損類。主軸承孔（以下有時(shí)簡稱座孔）、凸輪軸孔、止推座孔端面的磨損與“燒傷”；2、變形類。主軸承 蓋（以下有時(shí)簡稱瓦蓋）受力內(nèi)收變形導(dǎo)致止口松動(dòng)，由于曲軸與連桿組件斷裂致使整個(gè)機(jī)體變形；3、蝕損類。由于氣蝕、水蝕造成缸墊密封面、濕式缸套凸緣密 封面的嚴(yán)重失效；4、孔洞裂紋類。由于連桿螺栓松動(dòng)脫落、活塞組件出問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(tǒng)常規(guī)工藝進(jìn)行修復(fù)。其中第1、2類失效形式是zui常見的，也是zui有修復(fù)價(jià)值的。因此，近年來一些大用戶、專業(yè)修理 廠、有關(guān)科研單位針對此類失效形式做了大量攻關(guān)工作。筆者根據(jù)多年的探索和實(shí)踐，就缸體主軸承孔的修復(fù)問題談一些基本的認(rèn)識。 2 恢復(fù)主軸承孔尺寸的方法 2.1 幾種傳統(tǒng)工藝 主軸承孔常見的失效形式是：主軸承蓋內(nèi)收變形且造成其止口松動(dòng)，致使上、下半孔水平錯(cuò)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(yán)重變形，致使其尺寸、形狀、位置各項(xiàng)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(fù)的關(guān)鍵是恢復(fù)尺寸的工藝方法。傳統(tǒng)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zui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(yīng)力變形等破壞作用是顯見的。噴涂的結(jié)合強(qiáng)度不足30N/mm2， 它經(jīng)不起長時(shí)間活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的疲勞循環(huán)的“錘擊”效應(yīng)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(jī)制造 廠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(jī)制造廠開發(fā)這種特制瓦，即使有這種瓦，大多用戶及其修理部門也不大可能備有 現(xiàn)貨。只有專業(yè)修理廠才可能有這種備件，這勢必拖延修理工期。該方法第二條缺點(diǎn)就是廠家只生產(chǎn)瓦背直徑加大1mm的瓦。如座孔損傷嚴(yán)重或二次損壞，這個(gè)方 法就無能為力了。它的第三條缺點(diǎn)就是座孔磨損很小（例如0.10mm左右），孔徑上也要鏜去1mm。鑲套法是這樣的，廠商供應(yīng)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)過鏜削加工至標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)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(fù)座孔。該工藝難度較高，要求焊工要有豐富的經(jīng)驗(yàn)和*的責(zé)任心。因?yàn)殍T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(shù)，因而影響導(dǎo)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(xiàn)問題的細(xì)節(jié)，缸體制造 廠是使用設(shè)備加工此槽的，而修理者則是手工修復(fù)的，不可能十分，極易發(fā)生主軸承在座孔中定位不牢固，亦即出現(xiàn)常說的“喘氣”現(xiàn)象，“喘氣”至一定 程度主軸承在座孔中就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，油路就會(huì)中斷，“化瓦”在所難免。堆焊的zui大隱患就是應(yīng)力與變形的問題，有時(shí)在裝機(jī)前怎么檢查主軸孔都是合格的，出事后再次 檢查該孔則嚴(yán)重變形失圓，禍根就在于焊接應(yīng)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，往往都不是很嚴(yán)重的，直徑上的超差值一般不大于0.5mm。恢復(fù)這類座孔尺寸的*工藝就是金屬電 刷鍍，常用恢復(fù)尺寸的商品鍍液只有鎳、銅兩種?？墒沁@兩種鍍液都存在結(jié)合強(qiáng)度低且前者太硬、后者太脆，都無法進(jìn)行手工刮研和鏜削加工。 為解決這些難題，經(jīng)過半年時(shí)間的反復(fù)試驗(yàn)，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(shù)及注意事項(xiàng)同常規(guī)刷鍍。該鍍液的鍍層具有硬度低、韌性好、結(jié)合強(qiáng)度高、切削成卷的良好加工性。我們使用該鍍液修復(fù)數(shù)百臺缸體，效果十分理想。 2.2.2鎳絲氬弧堆焊 該方法較簡單，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、無氣孔、焊層薄、無硬點(diǎn)、結(jié)合強(qiáng)度高。由于焊接電流可控制在100A以內(nèi)，故焊接應(yīng)力變形明顯低于手工電弧焊。該方法于堆焊因“滾瓦”造成內(nèi)孔嚴(yán)重“燒傷”的座孔。 3 座孔修復(fù)工藝的要點(diǎn) 缸體座孔修復(fù)的主要工序是：檢查定方案—修復(fù)瓦蓋—預(yù)鏜孔—加熱除油—恢復(fù)座孔尺寸—鏜削座孔—檢查驗(yàn)收。對于該工藝中的一些要點(diǎn)，修復(fù)人員當(dāng)給予足夠的重視。 3.1瓦蓋修復(fù)的要點(diǎn) 依據(jù)定位情況，可將瓦蓋分為單止口定位瓦蓋（直列發(fā)動(dòng)機(jī)）和雙止口定位瓦蓋（V型發(fā)動(dòng)機(jī)）。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，分別見圖1、2、3。 
瓦蓋的修復(fù)就是恢復(fù)半孔尺寸和修復(fù)定位止口的兩個(gè)端面。瓦蓋半孔尺寸的恢復(fù)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(yán)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所示的瓦蓋不要通過銑削安裝底面而使半孔下沉太大，因?yàn)檫@樣會(huì)使圖2的瓦蓋側(cè)拉螺孔與缸體的螺孔上下錯(cuò)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(cuò)位造成“別勁”而影響座孔的圓柱度?；謴?fù)這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(jié)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(yīng)進(jìn)行高溫回火處理以消除焊接應(yīng)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) | |
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