故障檢修與技術(shù)維護(hù)
汽缸蓋及缸體裂縫的原因和補救措施
柴油發(fā)電機氣缸體和氣缸蓋的裂紋經(jīng)常發(fā)生在曲軸主軸承隔墻，氣缸套軸孔，水套壁較薄處或工作過程中作用力，尤其是作用力比較集中的部位。而氣缸體與氣缸蓋容易發(fā)生裂紋的部位往往與它們的結(jié)構(gòu)有關(guān)，不同形式的發(fā)動機出現(xiàn)裂紋的部位各自有一定的規(guī)律性。下面康明斯公司所述的內(nèi)容就是我們經(jīng)常遇到的柴油發(fā)電機缸體和缸蓋裂縫的原因分析。
一、缸體和缸蓋裂縫的主要原因
氣缸體和氣缸蓋由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如果使用不當(dāng)，容易產(chǎn)生裂縫（圖1），而且修復(fù)困難。
（1）水箱開鍋時突加冷水
水冷式柴油發(fā)電機的散熱器開鍋時，冷卻液大量蒸發(fā)，特別是位于柴油發(fā)電機上部的缸蓋更易因缺水而溫度急劇上升，如果此時突加冷水，缸蓋會因驟熱冷而產(chǎn)生裂縫。正確方法是讓柴油發(fā)電機低速運轉(zhuǎn)一段時間，待溫度下降、冷卻水不再沸騰時，方可添加冷卻水。
（2）柴油發(fā)電機干起動后再加水
有些水冷式柴油發(fā)電機長期使用后，起動性能較差。在寒冷的冬季，由于難起動，駕駛員常采取干起動后再加水的錯誤辦法。缸內(nèi)燃油燃燒時，若水道內(nèi)無水冷卻，缸蓋和缸套局部溫度過高，此時如果加入冷水，會因突然收縮而產(chǎn)生裂縫。因此，當(dāng)氣溫很低時，可采取給散器加熱水、潤滑油預(yù)熱、熱水澆潑噴油泵和噴油器，以及噴射起動液等輔助方法來幫助柴油發(fā)電機起動。
（3）水套穴蝕
穴蝕是快速運動或振動的表面及其附近因壓力和溫度變化，引起真空小氣泡突然破裂而剝離金屬材料表面層的腐蝕現(xiàn)象，氣缸在水套部位的嚴(yán)重穴蝕可以導(dǎo)致氣缸破裂。
（4）柴油發(fā)電機過熱
柴油發(fā)電機長時間超負(fù)荷工作、冷卻系統(tǒng)散熱不良、供油時間過遲、噴油泵供油量過大或冷卻系統(tǒng)滲漏而使柴油發(fā)電機缺水運行，以及渦輪增壓器轉(zhuǎn)速下降等原因，都會使柴油發(fā)電機長時間處于過熱狀態(tài)，缸蓋和機體也容易產(chǎn)生裂縫。應(yīng)針對上述不同情況采取相應(yīng)措施，使柴油發(fā)電機在正常溫度下運轉(zhuǎn)。
（5）需要正確安裝
缸蓋經(jīng)長期使用后，會逐漸曲變形，必須進(jìn)行修磨，使其平面度允差恢復(fù)。否則不但會因漏氣而沖壞缸墊，同時可燃?xì)馔庑挂矔垢咨w局部過熱，并容易產(chǎn)生裂縫。另外，缸蓋螺栓要按規(guī)定擰緊，以確保缸蓋的密封。缸套裝配過程中，若沒有嚴(yán)格按照裝配工藝規(guī)范，強行裝合，易使缸體內(nèi)部積聚過大的殘余應(yīng)力，產(chǎn)生裂紋。
圖1 缸體裂紋的檢查方法
二、缸體和缸蓋裂縫的其他原因
1、一些改進(jìn)型發(fā)動機是強化機型，其功率較原發(fā)動機顯著提高，轉(zhuǎn)速也提高。在高轉(zhuǎn)速時，慣性力大，應(yīng)力較大，缸體和缸蓋易出現(xiàn)裂紋。
2、氣缸體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各處壁厚不均勻，在一些薄弱部位，剛度低，易出現(xiàn)裂紋。
3、高轉(zhuǎn)速時，曲軸產(chǎn)生振動，增加了缸體的負(fù)荷，在薄弱部位易產(chǎn)生裂紋。
4、加工部位與未加工部位，壁厚不同部位的過渡處都將產(chǎn)生應(yīng)力集中。當(dāng)應(yīng)力集中與鑄造時白贊殘余內(nèi)應(yīng)力疊加時，易產(chǎn)生裂紋。
5、使用不當(dāng)，如發(fā)動機長時間在超負(fù)荷條件下工作，缸體內(nèi)應(yīng)力過大，則氣缸體也易產(chǎn)生裂紋。
6、在發(fā)動機處于高溫狀態(tài)下突然加人冷水，造成缸體熱應(yīng)力過大，使氣缸體易產(chǎn)生變形或裂紋。
7、水套中水垢過厚，減小了冷卻液通過面積，同時由于水垢傳熱性差，降低了發(fā)動機散熱性能，特別是氣缸之間、氣門座之間的水道被堵塞之后，嚴(yán)重影響它的傳熱，使局部工作溫度升高，熱應(yīng)力過大，易出現(xiàn)裂紋。
8、在冬季，停車后沒有及時放水而發(fā)生凍裂。有人還先起動，后加冷卻液，造成局部熱應(yīng)力過大，或在嚴(yán)寒冬季，驟加高溫?zé)崴选?br> 另外，在修理作業(yè)中未能嚴(yán)格執(zhí)行缸體和缸蓋工藝要求（圖2），如氣缸蓋螺栓未能按規(guī)定順序和力矩緊固，緊固力不均勻等，從而導(dǎo)致氣缸蓋變形或螺栓孔附近產(chǎn)生裂紋。
圖2 缸體和缸蓋的示意圖
三、缸體和缸蓋裂縫的補救措施
1、堵漏法
當(dāng)遇有細(xì)小裂紋或微量滲漏時,可采用堵漏法修復(fù)。堵漏法是用堵漏劑對氣缸體漏水處進(jìn)行修補的一種方法。堵漏劑是由水玻璃、無機聚沉劑、有機絮凝劑、無機填充劑和粘接劑等組成的膠狀液體。
其堵漏工藝為：
（1）在裂紋兩端鉆直徑為3~4mm的止裂孔,經(jīng)點焊或攻螺紋后擰上螺釘,以防裂紋延伸的同時,在止裂孔之間每隔30~40mm鉆一個不通孔,也經(jīng)點焊或攻螺紋后擰上螺釘,以免工作中的振動使裂紋擴展。
（2）用2%濃度的碳酸鈉水溶液清冼循環(huán)水路,裂紋處尤其要清洗干凈。洗凈后,放掉碳酸鈉溶液。
（3）從氣缸蓋（圖3）加水口加入適量冷卻水(約為總量的1/2),而后加入堵漏劑1l左右。先裝好回水橡膠管,再從散熱水箱加水口加入冷卻水,至水箱接近注滿為止。
圖3 汽缸蓋總成
（4）起動柴油發(fā)電機,先以怠速運轉(zhuǎn),使冷卻水升溫至80℃左右,保持15~20min,再適當(dāng)提高轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)10min左右。此時,堵漏劑在水壓和熱量的作用下,即充塞、沉積、凝聚和固化在氣缸體的裂縫中,并與金屬緊密地粘接在一起。
2、補板法
補板法可用于對氣缸體外部非配合表面的裂紋或破缺部位的修理,但此法只適用于受力不大的部位和距離安裝零件處40mm以上的部位。
補板修理的步驟如下：
（1）先將厚度為3~4mm的紫銅板按裂紋大小下料,再進(jìn)行退火處理。
（2）將裂縫處用錫焊焊牢,并用小錘子敲成與氣缸體平面一樣平整,以免水從壓板中流岀。
（3）沿紫銅板邊每隔20mm左右鉆直徑為8mm的孔,并在氣缸體上攻螺紋。
（4）先在紫銅板與氣缸體之間鋪一張厚度為0.5~1mm的石棉板,再在石棉板上涂一厚層油漆,然后用螺釘壓緊紫銅板即可。

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