机械设备维修论文

气缸体产生的一些缺陷及修理C08机械一班081309129何成摘要：本文简析参照一些文献介绍汽缸体的一些问题、缺陷，以及修复工艺。关键词：汽缸体；缺陷；修复工艺引言气缸体是引擎基本结构，是发动机机体组的重要组成部分，在气缸盖和油底壳之间，是可燃气体压缩、燃烧和膨胀的空间。燃烧过程中，燃气的最高温度可达2(XK)℃～3000~℃它的内壁直接受到高温高压气体的作用，而外壁又受到风(或水)的冷却，使缸体承受较大的机械应力和热应力，因此要求气缸套要有足够的强度和刚度，且工作时变形小。此外，气缸体对活塞的运动起导向作用，气缸内壁除受活塞的侧压力外，还由于活塞的高速运动，使气缸壁受到强烈的摩擦，是发动机磨损最严重的表面之一，因此，要求气缸体必须具有一定的耐磨性其工作条件高温高压、且活塞在其中往复运动，摩擦很大，处于这样一个复杂的环境中可以确定经常发生一些问题。1、汽缸体常见的问题气缸体是发动机组成中技术要求较高的基础件,一般为灰口铸铁。常见的气缸体缺陷有:螺纹滑扣、裂纹、渗漏、局部磨损和缺损,如不及时修复,将会影响发动机的使用性能和寿命。在修理时,首先要详细分析缸体缺陷的性质、缺陷所在位置的刚性,几何形状的复杂程度、有无自由热胀冷缩的可熊性以及修复质量要求等,然后针对缺陷采取相应的措施修复。目前,有不少修理工不会正确选用修复工艺,以致修复质量不高,甚至将本来很易修复的缸体修坏、报废。为此,本节提出了气缸体缺陷的综合修复工艺,供修复缸体时参考。各种缺陷的维修分类和推荐修复工艺见下表:缸体缺陷分类与推荐修复工艺表1序号缺陷部位缺陷种类推荐修复工艺1缸体上的表面螺丝滑扣镶螺套2裂纹加热减应气焊3边角缺损4缸体水套壁裂纹手工电弧冷焊5破损手工电弧焊挖补6气门弹簧座裂纹厌氧胶粘补7气门导管壁8汽缸套壁渗漏9轴承座磨损失圆，不通轴度刷镀2.汽缸体常见问题的修复方法详细介绍上节缺陷修复的一些修复工艺。2.1镶螺套法将滑扣的螺孔用钻头扩孔,然后攻丝,拧入螺塞,主要用于修复损坏的螺孔。再在螺塞上钻孔,攻丝即可。例如原螺孔为万M12,拧入的螺塞取M18（见图1），螺塞要稍带锥度,大端为直径为18.5mm,拧入后即能自行栓紧,经钻孔直径为10.1mm后,攻丝M12即能使用。镶套法简便易行,不会产生焊补时出现的开裂现象,所以应用较广泛。图1镶螺套2.2加热减应气焊法主要用于修复缸体上平面的裂纹与边角缺损。在用氧乙块焰气焊缸体时,同时对减应区加热,能够消减焊接应力,防止缸体开裂。此法的优点在于焊缝能够进行机械加工,可焊补大块的缺损,与整体预热气焊相比,焊补质量较好,工人的劳动条件也得到改善。1、焊前准备（1）清洁先用碱水清洗缸体,然后用氧乙炔焰对缸体略加烘烤,再用钢丝刷或砂布除掉缺陷表面锈污和杂质,使其露出金属光泽。（2）检查裂纹采用白粉渗油探伤法、着色探伤法或水压试验,探明裂纹位置,然后用冲头沿裂纹冲出标记。（3）开坡口气焊铸铁必须焊透,开坡口有利于焊透。开坡口可用钻头先沿裂纹钻孔,再用凿子凿通,也可用角向磨光机磨出合适的坡口。能提高焊接速度,减少输入焊缝的热量,从而减少焊接应力。如果裂纹裂至螺孔,则需将螺孔扩大以便焊接。（4）选用焊炬加热减应需要较多的热量,一般采用2号射吸式焊炬H01-12配直径2mm的焊嘴,使火焰能率大一些。（5）焊接材料焊条可用QHT-1型铸铁气焊条,焊粉型号为粉201。2、操作技术先用中性焰往复加热坡口,当加热至坡口底部和坡口两侧开始熔化时,将焊条一端加热,蘸上少许焊粉,在熔化的坡口“摩擦”或搅拌,使焊条熔滴金属与基体金属熔合。如果熔池内出现杂质（白色透明圆点）、气孔或咬边等缺陷时,应提高熔池温度,扩大熔池范围,增加熔池深度,同时添加少量焊粉,使杂质自动浮起,用焊条轻轻拨去。如果熔池出现“沸腾”现象,说明温度过高,焊缝过烧,应适当调整火焰。提高焊接速度。待焊缝填满后,要对焊缝进行整形。整形时要加热焊缝的表层,并观察焊缝金属的成型。整形从焊缝边缘开始,加热边缘,使其熔化,随后用焊条轻轻拨去氧化物和杂质以及多余的焊肉。整形侧面的焊缝时,待焊缝表面金属一熔化,就立即用焊条拨去,要防止产生过热造成流淌。在焊补缺陷时,要随时控制焊接区的温度,随时控制热流方向,即要熟练地、灵活地运用加热减应气焊法。利用局部加热的方法,改变应力的分布状况,降低焊缝区域内的温差,使焊缝有自由伸缩的可能,从而减少焊接应力。3、加热减应的要点（1）加热减应的部位可以选择一处或多处。选择的部位应是与其它部位联系不多或强度较大的边、角、棱等部位。（2）焊前,预热减应区至400-500℃,然后进行焊接,焊补之后,再次对减应区加热至600-700℃,保持此温,直至焊缝冷却到300℃以下为止。（3）焊补的顺序是,从工件的里面缺陷开始焊补,逐渐向外延伸,焊接的火焰方向要指向减应区,切勿朝向其他非焊补区。（4）加热的减应区形状可以是多种多样的,常用的减应区形状为带状和三角形。带状的缺陷,将加热的带状区作为过渡区,使应力逐渐引向外部,见图2中的B。三角形的加热减应区常用于缺陷靠近工件边缘和边角部位的情况下,这些部位自由伸缩的余地较大,通过加热消减应力的效果最好,见图2中的A和C。图2带状和三角形加热减应区4、注意事项（1）为了使焊缝金属更好的熔合，充分利用焊接火焰的热量，使整个焊补过程中，焊嘴基本垂直于被焊部位,成80-90°角,拨渣时,倾斜角调小至30-40°（2）焊补应在室内避风处进行。（3）为便于焊缝熔合和整形，应将被焊部位置于水平位置,成水平焊缝,铁水不易流淌。（4）要确保焊补全过程中的氧气和乙炔的充分供应,不能中途断气。2.3手工电弧冷焊法手工电弧冷焊法用于修补缸体水套壁的裂纹与破损，下面详细介绍一下此种方法的操作。1、焊前准备焊前的清洁工作和裂纹检查与气焊相同,而坡口准备工作的要求则要高些。电焊前需要在裂纹两端的前方约5-8mm处各钻直径为3mm的止裂孔,见图3。止裂孔的大小视壁厚而定,当水套壁的厚度为5-8mm时,下部的壁厚可达10余毫米,这时可选用小直径为4-8mmm的钻头钻孔。钻孔要沿裂纹的中心线进行,在确保焊透的前提下,坡口尽量不要过宽或过深,更不要钻穿。钻后用角向磨光砂轮或凿子修整坡口,坡口的形状见图3所示的A-A剖面。图3钻止裂孔和坡口淮备工作2、焊机和焊接材料手工电弧冷焊以采用直流弧焊机为好。但是直流弧焊机有磁偏吹现象,最好将负极搭铁线（直流反接法）接在引弧板上,然后再将引弧板栓紧在靠近焊缝的螺孔上,这样还可防止因接触不良所造成的电弧烧伤现象。如果用的是交流弧焊机,则空载电压应高一些,一般取75-80V。焊条型号宜用镍基的铸308型。直径细一些的好焊,常用直径为3.2mm的焊条。焊前需要将焊条在120℃下烘烤1-2小时才能使用。焊接电流用90-110A。3、操作要点（1）焊接采用间断、倒退、分段的焊法,每段焊接长度不宜超过15mm.运条要如图4所示,先从坡口的一侧引弧,然后将焊条缓慢地提起3-4mm，并向前移10mm起焊。焊条提高了,电弧就拉长,焊接电压升高,电流下降,这样焊得的焊缝熔深减小,熔宽增大。此时电弧燃烧的声音为“嚓一嚓嚓”,透过电弧能清楚地看到焊缝金属的熔合情况。最后用打圈圈的运条方式将弧坑填满,立即将焊条快速地向后拉起熄弧。熄弧后马上用端部带有圆弧的小锤连续锤击焊缝,待焊缝冷却至60摄氏度左右时方可继续施焊。图4运条方式（2）焊接应从壁厚较厚的部位起焊。如果壁厚超过15mm时,则不能直接一次焊成,要分道焊,如图5所示。先用焊道�1、2堆两边的坡口,此时焊条要直线往复运送。每段焊25-30mm。第3条焊道采用打圈圈的运条方式,焊层要薄,每段约焊20mm。图5多道堆边焊（3）如果破损处壁厚过薄（2mm一下）,或有多条裂纹或破洞时,采取挖补的方法较简便,见图6。先将缺陷处挖去,整修边缘,使成图6所示的矩形孔,边缘开成50°的单边坡口，如图7所示。另外找一块低碳钢板。钢板的厚度要小于或等于基体金属的壁厚,并剪成与孔洞相同的形状,作为镶补块嵌人孔洞,镶嵌补块的中部要压成稍微鼓起的形状,这样可提高焊缝的塑性,减小焊接应力,防止开裂。镶补板先用点焊固定在孔洞内,焊点要少,焊肉要薄。施焊时要在孔洞的对称边反向交错进行,运条方式同（1）。图6挖补洞的形状图7挖补洞的坡口2.4厌氧胶粘补法主要用于修复气门弹簧座和气门导管壁的裂纹以及气缸套壁渗漏缺陷。其优点在于对缸体无热影响,不会产生热应力拉裂缸体。缸体的气门弹簧座及气门导管壁等处的壁厚约2mm左右,要焊补这么薄的部位是极为困难的,可以说是禁区。而用厌氧胶粘补则非常简便,只要按下述工艺规范操作,很易成功。粘补的另一优点是胶接层有良好的密封性,耐热、耐腐蚀,因此用于修补气缸套壁的渗漏缺陷非常合适。工艺程序如下：1、粘前清洁先用喷灯或氧乙炔焰烧烤缺陷部位,烧去油脂,蒸发水份。然后用砂布打磨缺陷部位,磨去表面的积炭和锈迹,最后用汽油擦洗表面,待晾干后涂胶。2、各种缺陷的修理方法（1）气门弹簧座裂纹的修理：剔除旧气门弹簧座圈,另配制新座圈,涂上厌氧胶压入即可。（2）气门导管壁裂纹的修理：将新导管表面上的保护层除去,用砂布打毛,使其粗糙。若导管承孔磨损变形超差,则可将导管表面镀铜加大尺寸另配。使其外径去毛刺后比孔径大0.03mm,随后涂胶压入。（3）缸体上部或下部缸套壁渗漏缺陷的修理�将缸套向渗漏的一端压出50-60mm，用砂布将缸套外表打磨粗糙,然后用汽油擦除油污,待晾干后涂胶压回缸套即可。3、涂胶方法涂用的胶用ZY-802厌氧胶。涂胶的时候,仅需在相互配合的任一个结合面上涂胶,即单面涂胶,而不需双面都涂胶。2.5刷镀法主要用于修复轴承座的磨损、失圆和不同轴度。缸体的曲轴主轴承座和各轴承座孔是很难用焊接修复的,焊接不但会造成缸体变形,而且焊后还需精加工。如用刷镀修复则非常简便,镀后稍加修整即能交付使用。其操作程序如下：1.镀前清洁：先用碱水煮洗去除油垢,再用细砂纸打磨,去除锈痕、毛刺。2.测量轴承座孔的尺寸、失圆度,在磨损大的失圆方位作好记号,确定刷镀层厚度。3.电解除油处理：用镀笔蘸零号电净液擦拭轴承座孔,镀笔接正极,缸体接负极,电压8-12V,电净时间20-30秒左右,然后用清水冲洗。4.活化受镀面：先用2号活化液处理去除氧化膜,缸体接正极,镀笔接负极,电压12-15V,处理时间20-30秒,待工件表面呈灰白色时即用清水冲洗,然后用8号活化液处理,电压18-20V,处理时间30秒左右,将2号活化液活化处理后的炭黑去除,待工件表面呈银灰色时即用清水冲洗。5.刷镀快速镍�因为气缸体的材质是灰铸铁,质地疏松,不能用酸性的特殊镍溶液刷镀，否则易腐蚀剥落。刷镀时镀笔接正极,缸体接负极,刷镀快速镍的电压12-16V,镀笔与工件的相对运动速度为10-15m/min,对磨损大、失圆部位应多镀,待恢复整圆后再均匀刷镀至所需尺寸。亦可先在需镀范围内刷镀,以后逐渐缩小镀笔的移动幅度,直到要求厚度最大处结束,以获得厚薄不均的镀层达到复圆。6.用假芯轴刮研修整达到复圆和同轴度。总结气缸体的损坏形式是多种多样的,各种缺陷所处的部位也不一样,因此修复时应灵活运用上述几种方法综合修理才能取得满意的修复效果,如果采用单一的焊接或粘接法修理,不是针对缺陷对症下药,往往会降低修复质量,甚至导致缺陷扩大和延伸。只要按表1所示的方法选用修复工艺,并严格按照操作规程去做,一般的缸体缺陷是不难修复的。汽缸体作为发动机的核心部分，作用不必过多的赘述，它承受着承受燃烧过程中压力和温度的急剧变化以及活塞运动的强烈摩擦。在出问题时，我们不得不去修复，但是日常的保养、维护也是很必须的，鉴于汽缸体运行在这么一个高温巨变的环境中，首先要确保它周围的冷却系统完好的运转，以便及时散热。参考文献[1]张俊阳，周向阳，汽缸体常见缺陷及修理，农机使用与维修，2010，03[2]彭曼如，汽缸体和汽缸盖的修复，建筑机械化，1987，01[3]黄星远，四川工业学院汽车工程系，汽缸体主轴瓦座孔的修复，汽车技术，1993，4