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缸體主軸承孔的修復(fù)
http://hunantuliao.top 更新時(shí)間：2014/9/29 1:45:45
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(lèi)：磨損類(lèi)、變形類(lèi)、蝕損類(lèi)和孔洞裂紋類(lèi)。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(guò)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(chē)、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(tái)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(chē)裝備的康明斯K50發(fā)動(dòng)機(jī)缸體單價(jià)高達(dá)50萬(wàn)元，這相當(dāng)于一輛高檔轎車(chē)的價(jià)格，可見(jiàn)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(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(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(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(yán)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(duì)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(lèi)失效形式是最常見(jiàn)的，也是最有修復(fù)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(duì)此類(lèi)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(wèn)題談一些基本的認(rèn)識(shí)。
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(jiàn)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(duì)缸體造成的應(yīng)力變形等破壞作用是顯見(jiàn)的。噴涂的結(jié)合強(qiáng)度不足30N/mm2， 它經(jīng)不起長(zhǎng)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(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(jī)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(xiàn)貨。只有專(zhuān)業(yè)修理廠(chǎng)才可能有這種備件，這勢(shì)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(yán)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(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(guò)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)和極強(qiáng)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(wèn)題的細(xì)節(jié)，缸體制造 廠(chǎng)是使用專(zhuān)用設(shè)備加工此槽的，而修理者則是手工修復(fù)的，不可能十分精確，極易發(fā)生主軸承在座孔中定位不牢固，亦即出現(xiàn)常說(shuō)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。堆焊的最大隱患就是應(yīng)力與變形的問(wèn)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?chē)?yán)重的，直徑上的超差值一般不大于0.5mm�；謴�(fù)這類(lèi)座孔尺寸的最佳工藝就是金屬電 刷鍍，常用恢復(fù)尺寸的商品鍍液只有鎳、銅兩種。可是這兩種鍍液都存在結(jié)合強(qiáng)度低且前者太硬、后者太脆，都無(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(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?cè)谥鬏S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(tái)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(jié)合強(qiáng)度高。由于焊接電流可控制在100A以?xún)?nèi)，故焊接應(yīng)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(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(duì)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(duì)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(duì)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?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)。
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(nèi)收縮變形，從而使止口由過(guò) 盈配合變?yōu)殚g隙配合，嚴(yán)重者間隙可達(dá)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(fù)原有的過(guò)盈配合，否則若先修復(fù)座孔是沒(méi) 有意義的。該端面的修復(fù)工藝是通過(guò)測(cè)量確定每面應(yīng)恢復(fù)的尺寸，對(duì)其進(jìn)行噴焊或堆焊，再用瓦蓋止口端面磨削專(zhuān)機(jī)或其它通用機(jī)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(zhǔn)。做為安裝定位基準(zhǔn)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(duì)于圖2雙止口定位瓦蓋，應(yīng)保證其兩個(gè)止口都是過(guò)盈配 合，過(guò)盈量應(yīng)在0.03～0.08mm之間，且裝有側(cè)拉螺栓的止口過(guò)盈量要略小為宜。
3.2預(yù)鏜孔
如果缸體上某道半座孔已下沉，就必須恢復(fù)其尺寸。如采用刷鍍，則上下半孔應(yīng)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(fù)外，一般不要在普通鏜床上加工座孔，因?yàn)樵阽M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(jī)上進(jìn)行。這種鏜瓦機(jī)的刀桿與機(jī)床主軸柔性連接，機(jī)床精度對(duì)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(yuǎn)的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)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(duì)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(shù)修理工所采用；二是驗(yàn)棒加塞規(guī)的方法。就是將一個(gè)全長(zhǎng)彎曲不大于0.005mm的驗(yàn)棒 （長(zhǎng)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(yàn)棒之間塞入0.02mm厚的塞規(guī)，如果每道都不能塞人即可認(rèn)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(dāng)然還需將缸體轉(zhuǎn)過(guò)90°角度重復(fù)上述檢驗(yàn)步驟。此法既精確又簡(jiǎn)單；三是檢查環(huán)加塞規(guī)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(dāng)。將檢查環(huán)推人將要檢查的座孔中，用塞規(guī)在其周邊塞入，根據(jù)塞入的情況判定同軸度是否合 格。此法對(duì)檢驗(yàn)具的精度與配合間隙要求精確的設(shè)計(jì)與制造，非專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)不宜采取；四是按小于座孔下差0.04mm左右做一通長(zhǎng)檢驗(yàn)棒，裝入缸體半孔中，將全部 瓦蓋按規(guī)定的扭矩和緊固方法裝好，然后用搬手轉(zhuǎn)動(dòng)檢驗(yàn)棒，根據(jù)用力大小判定同軸度是否合格。如果事先將驗(yàn)棒涂上紅丹粉，當(dāng)認(rèn)為同軸度有問(wèn)題時(shí)，打開(kāi)瓦蓋后 還可對(duì)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(yàn)棒，當(dāng)然不太經(jīng)濟(jì)。此法適合于缸體品種單一的專(zhuān)業(yè)修理 |
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