新聞主題	柴油機(jī)缸套裂紋的原因及焊修法

 

柴油發(fā)電機(jī)的氣缸套是一個(gè)圓筒形零件，置于機(jī)體的氣缸體孔中，上由氣缸蓋壓緊固定?；钊谄鋬?nèi)孔作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其外有冷卻水冷卻。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)工作時(shí)，氣缸套內(nèi)表受高溫高壓燃?xì)庵苯幼饔茫⑹冀K與活塞環(huán)及活塞裙部發(fā)生高速滑動(dòng)摩擦。外表與冷卻水接觸，在較大溫差下產(chǎn)生嚴(yán)重?zé)釕?yīng)力，受冷卻水腐蝕?；钊麑?duì)缸套的側(cè)推力不僅加劇其內(nèi)表摩擦，并使其產(chǎn)生彎曲。

氣缸套位置示意圖

 

 

1、故障現(xiàn)象   

一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組（NT855型重慶康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)）在使用中出現(xiàn)起動(dòng)困難，柴油發(fā)電機(jī)功率不足，排氣管冒黑煙故障。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，潤(rùn)滑油壓力下降至0.25MPa，油底殼進(jìn)水，潤(rùn)滑油已變稀、變質(zhì)。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，柴油發(fā)電機(jī)缸壁有一條長(zhǎng)約56mm、寬3mm、深3mm的橫向裂紋，冷卻水通過(guò)裂紋滲入缸內(nèi)，造成缸內(nèi)燃燒不良，導(dǎo)致熄火、冒黑煙等現(xiàn)象。水又經(jīng)活塞與缸套之間間隙漏入曲軸箱，稀釋潤(rùn)滑油使油壓降低，并使?jié)櫥脱趸冑|(zhì)。

2、故障查找分析   

 

柴油發(fā)電機(jī)缸套工作條件惡劣，工作時(shí)手里比較復(fù)雜，工作溫差很大，受制造安裝、使用維護(hù)等因素的影響易產(chǎn)生裂紋。

（1）生產(chǎn)工藝缺陷

缸套生產(chǎn)制造過(guò)程中，由于鑄件壁厚不均勻，形狀復(fù)雜，易產(chǎn)生砂眼、夾砂、氣孔、松縮、白口組織、微小裂紋、變形等缺陷，是缸體強(qiáng)度降低；缸體機(jī)械加工過(guò)程中，如銑削、磨削、刨削、鏜孔時(shí)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力及劃痕、刀傷等易造成應(yīng)力集中，產(chǎn)生微觀裂紋；缸套裝配過(guò)程中，若沒(méi)有嚴(yán)格按照裝配工藝規(guī)范進(jìn)行，強(qiáng)行裝合，易使缸套內(nèi)部積聚過(guò)大的殘余應(yīng)力，引發(fā)裂紋。

（2）冷態(tài)下的發(fā)電機(jī)組起動(dòng)之前，柴油發(fā)電機(jī)缸體的溫度與環(huán)境氣溫相同，起動(dòng)后，操作人員為了盡快提高機(jī)體溫度，不是以怠速或稍高于怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，而是快速加載使柴油發(fā)電機(jī)重負(fù)荷磨損和高熱量，使缸套突然承受過(guò)高的燃?xì)鉁囟群瓦^(guò)大的燃?xì)鈮毫ψ饔?，造成缸套冷熱不均，局部過(guò)熱、應(yīng)力分布不均衡，長(zhǎng)期如此操作在應(yīng)力過(guò)大處引發(fā)裂紋。

 

康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體示意圖

 

 

（3）冷卻水不夠純凈，或添加劑使用不正確，在機(jī)體水道內(nèi)形成水垢，影響冷卻系統(tǒng)的散熱性能，是缸體產(chǎn)生裂紋的危險(xiǎn)性增大。

 

3、故障修復(fù)   

 

根據(jù)實(shí)際作業(yè)中的維修條件，以及缸套修復(fù)質(zhì)量要求，采用手工電弧焊對(duì)裂紋進(jìn)行修補(bǔ)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是工藝靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，而且可以通過(guò)工藝調(diào)整來(lái)改善應(yīng)力的分布。

缸套由灰鑄鐵而成，塑性差且具有脆性，不能承受塑性變形，強(qiáng)度也較低，導(dǎo)熱能力差，焊接性能不好。因此，在進(jìn)行焊接修復(fù)時(shí)，按以下步驟進(jìn)行。

（1）焊接前徹底清除裂紋處的油污、水垢等，可用堿水、丙酮或汽油清洗，并用刮刀、鋼絲刷清除，甚至可用火焰烘烤清除，保證被修復(fù)表面干燥、清潔、粗糙、防止焊接時(shí)產(chǎn)生氣孔，夾渣等缺陷。

（2）檢查裂紋的位置和方向，在裂紋兩端各鉆一直徑4~5mm的止裂孔，防止焊接時(shí)裂紋繼續(xù)延伸。

（3）沿裂紋開(kāi)V形坡口，坡口角度為60°~70°，底部為圓弧形坡口，坡口深度約為壁厚H的三分之二，坡口兩側(cè)20mm以?xún)?nèi)的缸套表面用鋼絲刷或紗布打磨，露出金屬光澤。

（4）焊前用焊槍或噴燈在缸套裂紋處緩慢地預(yù)熱至350℃。選擇Z308純鎳鑄鐵焊條，焊條直徑2~4mm。Z308是純鎳芯石墨型藥皮鑄鐵焊條，該焊條交直流兩用。電弧穩(wěn)定，具有細(xì)小熔滴過(guò)渡，熔渣覆蓋均勻，焊縫成形美觀等特點(diǎn)，常溫下可得到奧氏體組織焊縫。焊縫區(qū)金屬韌性好，延伸率高，加工性能好，不易產(chǎn)生裂紋、氣孔和夾渣。焊前將焊條加熱至120~150℃，經(jīng)2h烘干，焊接時(shí)采用直流電源反接，反接電流為90~110A，在保證焊接質(zhì)量的前提下盡量采用較小電流。

（5）焊完后立即用小錘輕輕錘擊焊縫，以細(xì)化微觀金屬晶粒，提高焊縫的致密性，并消除焊接應(yīng)力。焊縫應(yīng)平整光滑，可用鏨子、圓銼或紗布進(jìn)行修整。

經(jīng)過(guò)使用驗(yàn)證，焊修后的柴油發(fā)電機(jī)缸套工作正常，實(shí)現(xiàn)了以較低的檢修費(fèi)用在短期內(nèi)恢復(fù)柴油發(fā)電機(jī)工作的目的。

 

4、氣缸套常用焊修方法

 

（1）環(huán)氧膠粘結(jié)

環(huán)氧膠結(jié)具有粘接力強(qiáng)、收縮小、抗疲勞等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)工藝簡(jiǎn)單，操作方便，成本低廉。它最大的缺點(diǎn)是耐熱.不耐沖擊等，而且在下次維修時(shí)，用熱堿水煮沸后會(huì)出現(xiàn)脫皮現(xiàn)象，需重新粘接。因此，可以用此法對(duì)氣缸體及氣缸蓋的其它部位，如燃燒室、氣門(mén)座等溫度較高的地方進(jìn)行修復(fù)。

（2）螺釘填充

此法適用于對(duì)一些受力要求不大、對(duì)裂縫(一般為50mm以下)要求較低的平面部位，其修復(fù)質(zhì)量較好，但較費(fèi)時(shí)。

（3）補(bǔ)板封補(bǔ)法

如果氣缸蓋受力較小，如果裂紋較長(zhǎng)或有洞，應(yīng)在破碎部位周?chē)醚a(bǔ)板密封。

（4）焊補(bǔ)方法

當(dāng)出現(xiàn)裂紋時(shí)，焊接法通常用于修復(fù)受力大或溫度高的部位，以及使用上述方法難以操作的部位。

（5）封堵劑的封堵方法

一般而言，由水玻璃、無(wú)機(jī)聚沉劑、有機(jī)絮凝劑、無(wú)機(jī)填料和粘合劑構(gòu)成的膠狀液，適合于堵塞鑄鐵或鋁缸中的小裂紋、砂眼等缺陷。

 

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