氣缸體的缺陷及維修姚樂樂

1、健雄職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計（論 文） 題 目： 氣缸體產(chǎn)生的一些缺陷及修理 作 者： 姚樂樂 指導教師： 王穩(wěn) 專 業(yè)： 機電一體化 時 間： 二零一二年十月十八號 目錄1氣缸體常見的問題32氣缸體常見問題的修復方法42.1鑲螺套法42.2加熱減應氣焊法52.3手工電弧冷焊法72.4厭氧膠粘補法102.5刷鍍法10總結(jié)11致謝12參考文獻13摘要 氣缸體是引擎基本結(jié)構(gòu)，是發(fā)動機機體組的重要組成部分，在氣缸蓋和油底殼之間，是可燃氣體壓縮、燃燒和膨脹的空間。燃燒過程中，燃氣的最高溫度可達2(XK)3000它的內(nèi)壁直接受到高溫高壓氣體的作用，而外壁又受到風(或水)的冷卻，使缸體承受較大的機械應力和熱

2、應力，因此要求氣缸套要有足夠的強度和剛度，且工作時變形小。此外，氣缸體對活塞的運動起導向作用，氣缸內(nèi)壁除受活塞的側(cè)壓力外，還由于活塞的高速運動，使氣缸壁受到強烈的摩擦，是發(fā)動機磨損最嚴重的表面之一，因此，要求氣缸體必須具有一定的耐磨性其工作條件高溫高壓、且活塞在其中往復運動，摩擦很大，處于這樣一個復雜的環(huán)境中可以確定經(jīng)常發(fā)生一些問題為引擎的基本結(jié)構(gòu)，是發(fā)動機機體組的重要組成部分，在氣缸蓋和油底殼之間， 嚴格的來說，該部分要稱為 氣缸體-曲軸箱！因它上部是一個或若干個氣缸，下半是支承曲軸的曲軸箱！這兩部分一般都鑄造在一起，我們通常簡稱氣缸體！關鍵詞：氣缸體；缺陷；修復1氣缸體常見的問題 氣缸體是

3、發(fā)動機組成中技術要求較高的基礎件,一般為灰口鑄鐵。常見的氣缸體缺陷有:螺紋滑扣、裂紋、滲漏、局部磨損和缺損,如不及時修復,將會影響發(fā)動機的使用性能和壽命。在修理時,首先要詳細分析缸體缺陷的性質(zhì)、缺陷所在位置的剛性,幾何形狀的復雜程度、有無自由熱脹冷縮的可熊性以及修復質(zhì)量要求等,然后針對缺陷采取相應的措施修復。目前,有不少修理工不會正確選用修復工藝, 以致修復質(zhì)量不高,甚至將本來很易修復的缸體修壞、報廢。為此,本節(jié)提出了氣缸體缺陷的綜合修復工藝,供修復缸體時參考。各種缺陷的維修分類和推薦修復工藝見下表: 表1缸體缺陷分類與推薦修復工藝序號缺陷部位缺陷種類推薦修復工藝1缸體上的表面 螺絲滑扣鑲螺套

4、2裂紋加熱減應氣焊3邊角缺損4缸體水套壁裂紋手工電弧冷焊5破損手工電弧焊挖補6氣門彈簧座裂紋厭氧膠粘補7氣門導管壁8氣缸套壁滲漏9軸承座磨損失圓，不通軸度刷鍍2氣缸體常見問題的修復方法 詳細介紹上節(jié)缺陷修復的一些修復工藝。2.1鑲螺套法將滑扣的螺孔用鉆頭擴孔,然后攻絲,擰入螺塞,主要用于修復損壞的螺孔。再在螺塞上鉆孔, 攻絲即可。例如原螺孔為萬M12,擰入的螺塞取M18（見圖1），螺塞要稍帶錐度,大端為直徑為18.5mm,擰入后即能自行栓緊,經(jīng)鉆孔直徑為10.1mm后,攻絲M12即能使用。鑲套法簡便易行,不會產(chǎn)生焊補時出現(xiàn)的開裂現(xiàn)象,所以應用較廣泛。 圖2-1 鑲螺套2.2加熱減應氣焊法主要用

5、于修復缸體上平面的裂紋與邊角缺損。在用氧乙塊焰氣焊缸體時,同時對減應區(qū)加熱,能夠消減焊接應力,防止缸體開裂。此法的優(yōu)點在于焊縫能夠進行機械加工,可焊補大塊的缺損,與整體預熱氣焊相比,焊補質(zhì)量較好,工人的勞動條件也得到改善。（1）焊前準備清潔先用堿水清洗缸體,然后用氧乙炔焰對缸體略加烘烤,再用鋼絲刷或砂布除掉缺陷表面銹污和雜質(zhì),使其露出金屬光澤。檢查裂紋采用白粉滲油探傷法、著色探傷法或水壓試驗,探明裂紋位置,然后用沖頭沿裂紋沖出標記。開坡口氣焊鑄鐵必須焊透,開坡口有利于焊透。開坡口可用鉆頭先沿裂紋鉆孔,再用鑿子鑿通,也可用角向磨光機磨出合適的坡口。能提高焊接速度,減少輸入焊縫的熱量,從而減少焊接

6、應力。如果裂紋裂至螺孔,則需將螺孔擴大以便焊接。選用焊炬加熱減應需要較多的熱量,一般采用2號射吸式焊炬H01-12配直徑2mm的焊嘴,使火焰能率大一些。焊接材料焊條可用QHT-1型鑄鐵氣焊條,焊粉型號為粉201。（2）操作技術先用中性焰往復加熱坡口,當加熱至坡口底部和坡口兩側(cè)開始熔化時,將焊條一端加熱,蘸上少許焊粉,在熔化的坡口“摩擦”或攪拌,使焊條熔滴金屬與基體金屬熔合。如果池內(nèi)出現(xiàn)雜質(zhì)（白色透明圓點）、氣孔或咬邊等缺陷時, 應提高熔池溫度,擴大熔池范圍, 增加熔池深度,同時添加少量焊粉,使雜質(zhì)自動浮起,用焊條輕輕撥去。如果熔池出現(xiàn)“沸騰”現(xiàn)象,說明溫度過高,焊縫過燒,應適當調(diào)整火焰。提高焊

7、接速度。待焊縫填滿后,要對焊縫進行整形。整形時要加熱焊縫的表層,并觀察焊縫金屬的成型。整形從焊縫邊緣開始,加熱邊緣,使其熔化,隨后用焊條輕輕撥去氧化物和雜質(zhì)以及多余的焊 肉。整形側(cè)面的焊縫時,待焊縫表面金屬一熔化,就立即用焊條撥去, 要防止產(chǎn)生過熱造成流淌。在焊補缺陷時,要隨時控制焊接區(qū)的溫度,隨時控制熱流方向,即要熟練地、靈活地運用加熱減應氣焊法。利用局部加熱的方法,改變應力的分布狀況,降低焊縫區(qū)域內(nèi)的溫差,使焊 縫有自由伸縮的可能,從而減少焊接應力。（3）加熱減應的要點加熱減應的部位可以選擇一處或多處。選擇的部位應是與其它部位聯(lián)系不多或強度較大的邊、角、棱等部位。焊前,預熱減應區(qū)至400-

8、500 ,然后進行焊接,焊補之后,再次對減應區(qū)加熱至600-700,保持此溫,直至焊縫冷卻到300以下為止。焊補的順序是,從工件的里面缺陷開始焊補,逐漸向外延伸,焊接的火焰方向要指向減應區(qū),切勿朝向其他非焊補區(qū)。 加熱的減應區(qū)形狀可以是多種多樣的,常用的減應區(qū)形狀為帶狀和三角形。帶狀的缺陷, 將加熱的帶狀區(qū)作為過渡區(qū),使應力逐漸引向外部,見圖2中的B。三角形的加熱減應區(qū)常用于缺陷靠近工件邊緣和邊角部位的情況下,這些部位自由伸縮的余地較大, 通過加熱消減應力的效果最好,見圖2中的A和C。圖2-2 帶狀和三角形加熱減應區(qū)（4）注意事項 為了使焊縫金屬更好的熔合，充分利用焊接火焰的熱量，使整個焊補過

9、程中，焊嘴基本垂直于被焊部位, 成80-90°角,撥渣時, 傾斜角調(diào)小至30-40°焊補應在室內(nèi)避風處進行。為便于焊縫熔合和整形，應將被焊部位置于水平位置,成水平焊縫,鐵水不易流淌。要確保焊補全過程中的氧氣和乙炔的充分供應,不能中途斷氣。2.3手工電弧冷焊法 手工電弧冷焊法用于修補缸體水套壁的裂紋與破損，下面詳細介紹一下此種方法的操作。（1）焊前準備焊前的清潔工作和裂紋檢查與氣焊相同, 而坡口準備工作的要求則要高些。電焊前需要在裂紋兩端的前方約5-8mm處各鉆直徑為3mm的止裂孔,見圖3。止裂孔的大小視壁厚而定,當水套壁的厚度為5-8mm 時,下部的壁厚可達10余毫米,這時

10、可選用小直徑為4-8mmm的鉆頭鉆孔。鉆孔要沿裂紋的中心線進行,在確保焊透的前提下,坡口盡量不要過寬或過深,更不要鉆穿。鉆后用角向磨光砂輪或鑿子修整坡口,坡口的形狀見圖3所示的A-A剖面。圖2-3 鉆止裂孔和坡口淮備工作（2）焊機和焊接材料手工電弧冷焊以采用直流弧焊機為好。但是直流弧焊機有磁偏吹現(xiàn)象,最好將負極搭鐵線（直流反接法）接在引弧板上,然后再將引弧板栓緊在靠近焊縫的螺孔上,這樣還可防止因接觸不良所造成的電弧燒傷現(xiàn)象。如果用的是交流弧焊機,則空載電壓應高一些,一般取75-80V。焊條型號宜用鎳基的鑄308型。直徑細一些的好焊,常用直徑為3.2mm的焊條。焊前需要將焊條在120 下烘烤1-

11、2小時才能使用。焊接電流用90-110A。（3）操作要點焊接采用間斷、倒退、分段的焊法,每段焊接長度不宜超過15mm.運條要如圖4所示,先從坡口的一側(cè)引弧,然后將焊條緩慢地提起3-4mm，并向前移10mm起焊。焊條提高了, 電弧就拉長,焊接電壓升高, 電流下降, 這樣焊得的焊縫熔深減小, 熔寬增大。此時電弧燃燒的聲音為“嚓一嚓嚓”, 透過電弧能清楚地看到焊縫金屬的熔合情況。最后用打圈圈的運條方式將弧坑填滿, 立即將焊條快速地向后拉起熄弧。熄弧后馬上用端部帶有圓弧的小錘連續(xù)錘擊焊縫, 待焊縫冷卻至60攝氏度左右時方可繼續(xù)施焊。圖2-4 運條方式焊接應從壁厚較厚的部位起焊。如果壁厚超過15mm時,

12、 則不能直接一次焊成, 要分道焊, 如圖5所示。先用焊道􀀂1、2堆兩邊的坡口,此時焊條要直線往復運送。每段焊25-30mm。第3條焊道采用打圈圈的運條方式,焊層要薄,每段約焊20mm。圖2-5 多道堆邊焊如果破損處壁厚過?。?mm一下）,或有多條裂紋或破洞時,采取挖補的方法較簡便,見圖6。先將缺陷處挖去,整修邊緣,使成圖6所示的矩形孔,邊緣開成50°的單邊坡口，如圖7所示。另外找一塊低碳鋼板。鋼板的厚度要小于或等于基體金屬的壁厚,并剪成與孔洞相同的形狀,作為鑲補塊嵌人孔洞,鑲嵌補塊的中部要壓成稍微鼓起的形狀, 這樣可提高焊縫的塑性, 減小焊接應力,防止開裂。鑲補板先

13、用點焊固定在孔洞內(nèi),焊點要少,焊肉要薄。施焊時要在孔洞的對稱邊反向交錯進行,運條方式同（1）。圖2-6 挖補洞的形狀 圖2-7 挖補洞的坡口 2.4厭氧膠粘補法主要用于修復氣門彈簧座和氣門導管壁的裂紋以及氣缸套壁滲漏缺陷。其優(yōu)點在于對缸體無熱影響,不會產(chǎn)生熱應力拉裂缸體。缸體的氣門彈簧座及氣門導管壁等處的壁厚約2mm左右,要焊補這么薄的部位是極為困難的,可以說是禁區(qū)。而用厭氧膠粘補則非常簡便, 只要按下述工藝規(guī)范操作,很易成功。粘補的另一優(yōu)點是膠接層有良好的密封性,耐熱、耐腐蝕,因此用于修補氣缸套壁的滲漏缺陷非常合適。工藝程序如下：（1）粘前清潔先用噴燈或氧乙炔焰燒烤缺陷部位,燒去油脂,蒸發(fā)水

14、份。然后用砂布打磨缺陷部位,磨去表面的積炭和銹跡, 最后用汽油擦洗表面, 待晾干后涂膠。（2）各種缺陷的修理方法氣門彈簧座裂紋的修理：剔除舊氣門彈簧座圈,另配制新座圈,涂上厭氧膠壓入即可。氣門導管壁裂紋的修理：將新導管表面上的保護層除去,用砂布打毛,使其粗糙。若導管承孔磨損變形超差, 則可將導管表面鍍銅加大尺寸另配。使其外徑去毛刺后比孔徑大0.03mm , 隨后涂膠壓入。缸體上部或下部缸套壁滲漏缺陷的修理􀀁 將缸套向滲漏的一端壓出50-60mm，用砂布將缸套外表打磨粗糙, 然后用汽油擦除油污, 待晾干后涂膠壓回缸套即可。(3）涂膠方法涂用的膠用ZY-802厭氧膠。涂膠的時候,

15、 僅需在相互配合的任一個結(jié)合面上涂膠, 即單面涂膠, 而不需雙面都涂膠。2.5刷鍍法主要用于修復軸承座的磨損、失圓和不同軸度。缸體的曲軸主軸承座和各軸承座孔是很難用焊接修復的, 焊接不但會造成缸體變形,而且焊后還需精加工。如用刷鍍修復則非常簡便, 鍍后稍加修整即能交付使用。其操作程序如下：(1) 鍍前清潔：先用堿水煮洗去除油垢,再用細砂紙打磨,去除銹痕、毛刺。(2)測量軸承座孔的尺寸、失圓度, 在磨損大的失圓方位作好記號, 確定刷鍍層厚度。(3) 電解除油處理：用鍍筆蘸零號電凈液擦拭軸承座孔,鍍筆接正極,缸體接負極,電壓8-12V, 電凈時間20-30秒左右, 然后用清水沖洗。(4)活化受鍍面

16、：先用2號活化液處理去除氧化膜,缸體接正極,鍍筆接負極,電壓12-15V,處理時間20-30秒,待工件表面呈灰白色時即用清水沖洗,然后用8號活化液處理,電壓18-20V , 處理時間30秒左右,將2號活化液活化處理后的炭黑去除,待工件表面呈銀灰色時即用清水沖洗。（5）刷鍍快速鎳􀀁 因為氣缸體的材質(zhì)是灰鑄鐵,質(zhì)地疏松,不能用酸性的特殊鎳溶液刷鍍，否則易腐蝕剝落。刷鍍時鍍筆接正極,缸體接負極,刷鍍快速鎳的電壓12-16V,鍍筆與工件的相對運動速度為10-15m/min, 對磨損大、失圓部位應多鍍,待恢復整圓后再均勻刷鍍至所需尺寸。亦可先在需鍍范圍內(nèi)刷鍍,以后逐漸縮小鍍筆的移動幅度

17、,直到要求厚度最大處結(jié)束, 以獲得厚薄不均的鍍層達到復圓。（6） 用假芯軸刮研修整達到復圓和同軸度?？偨Y(jié)氣缸體的損壞形式是多種多樣的,各種缺陷所處的部位也不一樣,因此修復時應靈活運用上述幾種方法綜合修理才能取得滿意的修復效果,如果采用單一的焊接或粘接法修理, 不是針對缺陷對癥下藥,往往會降低修復質(zhì)量,甚至導致缺陷擴大和延伸。只要按表1所示的方法選用修復工藝,并嚴格按照操作規(guī)程去做,一般的缸體缺陷是不難修復的。 氣缸體作為發(fā)動機的核心部分，作用不必過多的贅述，它承受著承受燃燒過程中壓力和溫度的急劇變化以及活塞運動的強烈摩擦。在出問題時，我們不得不去修復，但是日常的保養(yǎng)、維護也是很必須的，鑒于氣缸體運行在這么一個高溫巨變的環(huán)境中，首先要確保它周圍的冷卻系統(tǒng)完好的運轉(zhuǎn)，以便及時散熱。致謝本研究及學位論文是在我的導師王穩(wěn)的親切關懷和悉心指導下完成的。她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，王穩(wěn)老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持。兩年多來，不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷，在此謹向王穩(wěn)老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。在此，我還要感謝在一起愉快的大學三年生