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氣缸蓋裂紋產生的原因分析與修理

氣缸蓋裂紋產生的原因分析與修理

氣缸蓋的主要作用是將氣缸體的上部封閉。它的凹面是燃燒室的主要部分。氣缸蓋具有容納燃燒、安置水套、發散熱量、調節溫差等作用。氣缸蓋在很高的燃氣壓力和熱應力作用下工作,同時承受氣缸蓋螺栓預緊力的作用,機械應力和熱應力都較大,而且結構又十分復雜。各部位溫差大,尤其是進、排氣道和噴油器之間水道較窄,熱應力更大。因此,氣缸蓋一般容易在三角區產生裂紋。www.ttkaiche.com

1.故障現象

高壓氣體竄人水箱,致冷卻水中有氣泡逸出;排氣管冒白煙或排水;柴油機功率下降、工作不穩定並發出異常聲響,啟動困難;柴油機外部漏水。

2.主要原因

氣缸蓋產生裂紋的根本原因是熱應力和機械應力周期性的作用。在交變的熱應力和機械應力的作用下,將產生疲勞裂紋,從而導致氣缸蓋裂紋。具體分析氣缸蓋產生裂紋主要有以下幾個方面原因:

(1)材料和工藝上的原因。氣缸蓋材料選擇不當,質量不符合要求,鑄造時沒有很好地消除鑄造應力,從而導致零件內部有缺陷,使氣缸蓋在工作時容易產生裂紋。

(2)使用管理不當。柴油機在缺水過熱時,突然加注冷水或無水啟動柴油機,溫度升高後再加冷水;或在冷態下急劇加熱(柴油機啟動後不暖機又急劇增加負荷)。由於缸蓋溫度冷熱劇變產生裂紋。供油時間不對,產生早燃或爆燃,造成缸蓋溫度過高等,致使缸蓋熱脹冷縮而產生裂紋。寒冷季節,停車熄火後,馬上放掉冷卻水或沒有放淨,使缸體和缸蓋由熱驟變冷或因剩余冷卻水而凍裂。經常使用減壓柄停車,使柴油機在高溫下吸人大量冷空氣,導致氣缸蓋壁薄的部位突冷收縮而開裂。

(3)維修安裝不當。氣缸墊安裝不當,使氣缸蓋與缸體之間的水道孔位不對,水流不通,從而造成局部高溫裂紋。氣缸蓋螺栓沒有按規定順序、規定扭矩擰緊,或各螺栓擰緊程度不一致,造成缸蓋、缸體受力不勻而產生裂紋。

(4)氣缸蓋水套內水垢太厚,降低了冷卻效果或柴油機長時間在高負荷條件下運轉,柴油機溫度過高,引起局部更大的熱應力集中,加速裂紋的產生。

3.氣缸蓋裂紋檢測

(1)使用著色滲透劑檢查:把缸蓋浸人煤油或煤油的著色溶液(質量分數為65%煤油、30%變壓器油、5%松節油加少量紅丹油)中,2h後取出,擦干表面油跡,塗以薄層漿狀白粉,然後烘干,如有裂紋會顯示黑色(或有色)線條。

(2)水壓檢驗:將氣缸蓋和襯墊裝在氣缸體上,用一蓋板裝在氣缸體的前壁上,並用水管與水壓機相通,將其它水道口密封,然後將水壓人氣缸體和氣缸蓋內。其要求是:在200~400 kPa的水壓下,保持不少於5s的時間,應不出現任何滲漏現象,如果有水滲出即該處有裂紋。

(3)油壓試驗:將汽油或煤油注人氣缸體和氣缸蓋的水套內,經過半小時,檢查有無滲漏現象。

(4)氣壓試驗:采用氣壓試驗檢查時,氣缸蓋必須浸人水中,從冒出水面的氣泡來檢查裂紋的位置。可以用138~207 kPa的壓縮空氣通過要檢查的通道,保持壓力持續時間為30 s,檢查在這一時間內有無漏氣現象發生。

4.修理方法

修理有裂紋的氣缸蓋,要根據裂紋的大小、產生的部位和氣缸蓋的材質而定。通過各種檢驗,一旦發現氣缸蓋底面和其他部位有裂紋時,不管是多麼細小的裂紋,都要用鉗工锉、砂輪或油石等工具進行徹底清除,否則這些小裂紋就會很快擴展,以致裂穿。對於氣缸蓋上的細小裂紋,經過處理可以徹底消除的,可以繼續使用。如果裂紋比較嚴重,則只能更換新的氣缸蓋。下面介紹用電弧冷焊的方法修理氣缸蓋氣門口間的裂紋:

(1)焊前准備。將氣缸蓋的附件拆下,用汽油或鹼水將氣缸蓋清洗干淨。仔細地找出裂紋,並判斷其深度。開坡口,在刨床上開出平底或圓弧狀的坡口。

(2)施焊。①可采用Z308、Z408、Z508直徑3.2 mm的焊條,焊前烘干;交直流焊機均可,如用直流焊機采用正極接法,電流80~100 A。②分層堆焊法。一般多采用四層或多層,采用平焊位置,一端起弧,另一端終止。焊道長度每次25~30 mm左右。第二道從上次止弧端起弧,焊至第一次起弧端,采用順向焊,在引弧板上引弧後移向焊口。采用中等弧長,焊條角度約60°~75°,焊層厚約3~4 mm。第二層、第三層焊道向側壁傾斜一定角度,使電弧微向上跳,避免電弧直接吹鑄鐵,減少基體熔深。第四層可用逆向焊,焊條可作左右擺動。每層焊後,要用圓頭小錘迅速地輕輕敲擊焊道,消除應力,並等到工件冷卻到室溫再行起焊。

(3)氣缸蓋焊後質量檢查。焊修後的氣缸蓋要經過水壓試驗,在0.3~0. 4 MPa的壓力下,3 min不漏不滲為合格。檢查平面的翹曲度,不得大於0. 15 mm,,

(4)氣缸蓋焊後機械加工。氣缸蓋平面翹曲度大於0. 15 mm時,要進行銑削。將氣缸蓋放在平面銑床上銑平面,吃刀深度0. 25 mm,一次銑成。