气缸体和汽缸盖裂纹检修步骤和因由解述

摘要：柴油发电机气缸盖在很高的燃气压力和热应力功用下工作，同时承受汽缸盖螺栓预紧力的用途，机械应力和热应力都较大，而且构造又十分复杂。各部位温差大，尤其是进、排气道和喷油嘴之间水道较窄，热应力更大。因此，恶劣的工作要素下必然容易发生裂痕、翘曲变形等损坏，康明斯公司在本文对这两种事故进行了阐明，阐释了气缸盖发生裂痕和变形的检修与修理方法，以提高柴油发电机的检验质量。

      通常来说，柴油发电机汽缸盖容易产生裂痕的部位往往与他们的结构有关，不一样形式的柴油发电机易出现裂纹的部分各自有它一定的规律性。因为汽缸盖作业是在高温、高压、热负载和交变载荷下进行的，因此，在汽缸盖平面，气门导管孔、喷油器孔、防冻液套壁等处易发生裂纹。

（3）水套中水垢过厚，减少了防冻液的通过，同时由于水垢传热性差，减小了柴油发电机的散热性能，特别是汽缸之间、气门之间的水道阻塞后，严重影响它的散热，使局部作业温度升高，热应力过量，易产生在冷天季节，骤加过热热水而炸裂。

（4）气门座和汽缸套镶配次数过多，压配工艺“非法”或过盈量过度。缸盖的排柴油发电机汽缸体与汽缸盖容易产生裂纹的部位往往与他们的组成有关，不同形式的柴油发电机易产生裂纹的部分各自有它一定的规律性。柴油发电机的汽缸体与汽缸盖一般是采用灰铸铁、合金铸铁及铝合金铸造的，它的组成形状复杂，其作业是在过热、高压康明斯发电机维修保养、热负载和交变载荷下进行的。因此气缸体和汽缸盖常出现砂眼和裂纹等状况。

（5） 使用错误导致渗水、渗水。如柴油发电机发热状态下骤加冷水，在严冬季节起动时骤加过热水，或没有按规定使用防冻防锈液，引起气缸体、气缸盖被胀裂，或装配水堵盖发生裂缝，造成水堵盖锈蚀、穴蚀出现漏缝。

（6） 拆装维修错误。没有按规定的顺序、方法和力矩紧固缸盖螺栓，使气缸体和气缸盖受力不均或受撞击产生裂痕;或更替水堵盖时装配不到位，偏斜变形。

（7）制造缺点。如砂眼、时效解决不当、热应力集中或铸造时残余应力较大等，造成气缸体、缸盖渗渗水。

      气缸体、气缸盖等零件的裂纹，一般采用水压试验进行查验。

      如图1所示。试验方法是将气缸盖及衬垫装在汽缸体上，将水压机出水管接头与气缸前端连接好，并封闭所有水道，然后将水压入缸体水套中，要求压力为30～40 kPa，保持5 min，如汽缸，气缸盖由里向外有水珠渗出，即表明该处有裂痕（典型案例如图2所示）。更替气缸套、气门座圈及气门导管后应再进行一次水压试验。在没有水压机的状况下，可用自来水及气泵将水注入气缸体、气缸水套内。

      另外，对缸体还可采取敲击查看程序。将汽缸体侵入煤油或柴油中片刻，取出后将表面擦干，撒上一层白垩粉，然后用小锤敲击，在裂纹处会产生油痕。此法适合于金属疲劳裂痕的检验。4气缸体与气缸盖裂纹的修复气缸体、气缸盖裂纹与破裂的维修方式有粘结、焊接和螺钉填补等。具体采用那种步骤应根据裂纹的大小、程度和部位未确定。

      探伤检测法（裂纹检查组件零件号 3375432）是一种以毛细功用机理为基础的用于检验非疏孔性金属和非金属试件表面开口缺点的常规无损检查方法。其因为具有偏高的检修灵敏度，能够发现开口宽度为10μm的弊端。图3为汽缸体探伤检验示意图；图3为汽缸盖探伤检查示意图。

      大部分裂纹可采用粘结法维修。常采用环氧树脂粘结，它具有粘结力强、收缩性小、耐疲劳等长处，同时工艺大概、使用方便、成本低。其具体缺陷是不耐发烫，不耐冲击等，而且在下一次于是，除了燃烧室、气门座附近的高温区以外，其余均可采用此法。对于作业温度过高的部位如燃烧室、气门座附近在镶气门座与气门导管前发现成孔有局部裂痕，可采用扣合键无机粘结剂法维修，它可以防止渗水，可承受600℃的发热，抗压性能良好。对破洞和裂纹集中部位，可以采用补板加环氧树脂粘结法修复。用螺钉固定补板，其间涂以环氧树脂以保持其密封。

      焊接可分为冷焊和热焊两种。热焊时，将工件预热到600～700℃进行焊接，焊缝金属冷却缓慢，零件冷却时各处温差小，不易形成较大内应力，避免了零件发生白口和裂痕。但是热焊易发生变形和氧化比较严重，工艺复杂，工人劳动条件差。冷焊通常不预热，工艺顺序是：

① 焊前准备，彻底清洗油污水垢，严查裂痕方向及起至点，用215 mm钻头沿着裂纹钻一排孔。注意排孔的起至点分别超出裂痕两端4～5 mm，排孔深度为该处壁厚的2/3，然后修整出60°～70°的V型坡口，下部保持曲线 mm以内的表面用钢丝刷或砂布打光。焊前排除坡口底部裂纹中残留的油污水分并烘干。

② 焊接时，用“小电流、分段、分层”锤击，以减少焊接应力和变形。采用直径为215 mm的铸607焊条，电流90 A且电流极性为直流反接。③焊接时，应在室内避风处进行，将工件稍加预热（200～500℃）后施焊，焊接效果更好。

      堵漏剂是由水玻璃，无机聚沉剂、有机絮凝剂、无机填充剂和粘接剂等组成的胶状液体，实用于铸铁或铝机体所发生的裂纹、砂眼等弊端的堵漏。若裂痕宽度、砂眼孔径超过013 mm时较好不用这种程序维修。堵漏剂堵塞裂痕适于细小裂纹或有微量渗漏时采用。裂纹长度超过40～50 mm时，可在裂痕两端钻3～4 mm的限制孔，并点焊或攻丝拧上螺丝，防范裂纹扩展。同时，每间隔30～40 mm钻孔（不钻通）点焊或攻丝拧上螺钉，防范作业中的振动使裂纹扩展。

      气缸盖的作用是密封汽缸，与活塞共同形成燃烧空间，并承受发烫高压燃气的作用。汽缸盖承受气体力和紧固汽缸螺栓所造成的机械负载，同时还因为与高温燃气接触而承受很高的热负载。为了保证汽缸的良好密封，气缸盖既无法事故，也不能变形。汽缸盖变形是指气缸盖于气缸体的结合平面（下平面）的平面度误差超限。气缸盖变形会使结合平面不能平顺结合，导致气缸密封不严，漏气、渗油，冲坏汽缸垫，使柴油发电机不能正常作业。

      气缸盖与气缸垫配合表面如有伤痕、腐蚀或不均匀磨耗时，应进行验查。运用的工具有精密直尺和塞规，检修步骤如图5所示。对汽缸盖的表面不平度进行验看时，验查的位置在图6所示的方向上进行。并取几个方向上检测得到的较大值为缸盖表面不平度。同时要测定缸盖与歧管接触面的变形量。

（1）气缸套每次加工量为0.1270～0.1524mm，汽缸盖厚度加工达到使用极限时应予以报废。康明斯6BT系列柴油发电机汽缸盖的厚度较小为111.00mm，较大为111.25mm，磨耗极限为110.24mm。应该注意汽缸盖平面未重新加工时，只允许用0.7939mm的缸垫。

（2）KTTA型柴油发电机气缸盖厚度不小于119.76mm。 气缸盖的上平面和下平面必须是平行的，不平行度在0.13mm以内，否则可能使气缸套座孔产生变形。

（3）缸盖与喷油嘴套之间接触座面的边缘如有磨耗，可用铰刀来铰关表面，切削深度不大于0.254mm。

      轻微的可用刮刀刮研；较重的可在平面磨床上磨削；严重的可在刨床上刨削或在铣床上铣削。刮研、磨削、刨削后，允许有不大于1cm2的未加工处，但距孔眼或其它轮廓边缘均应大于20mm。对局部烧蚀、锈蚀过于严重处用挖补法修理。基于气门杆顶端、摇臂和推杆到凸轮之间的尺寸将缩小，摇臂的几何位置将改变等缘由，可从缸盖一平面上切除的金属量是有限的。无论哪种修理方式，在确保达到技术说明的状况下，加工量应尽量少。通常累计加工量（与新的比）不得大于0.5～1.0mm。磨削和刨削时，必须将缸盖调平。

     汽缸盖的翘曲，可用敲压法调校。敲压法修复柴油发电机汽缸盖的方式是：先将厚度约为变形量4倍的钢片垫放在汽缸盖与平板之间。把压板压在汽缸盖中部，拧紧螺栓，使气缸盖中部的平面贴在平板面上，用小铁锤沿气缸盖筋上敲击，以减小受压变形时产生的内应力，停留5min后，将压板移装到全长1/3处敲击，再移到另一端1/3处进行敲击。汽缸盖平面翘曲后，也可用磨削法来修整，但每次磨削缸盖厚度有所变薄，燃烧室容积变小，压缩比增大，从而导致柴油发电机的爆燃。因此，磨削无法超过一定厚度。如桑塔纳柴油发电机缸盖高度极限值为132.60mm。气缸盖变形经过磨削后易出现燃烧室容积不等的现状，其容积变化值，一般不应大于同一柴油发电机各燃烧室平均值的4%。对于柴油机燃烧室容积通常不应小于原装规定的95%。否则，会产生怠速工作不稳和增加爆燃倾向。故而汽缸盖修整后，应对燃烧室容积进行测量。

      汽缸盖在极为苛刻的要素下工作，其底板受热面“鼻梁区”或内侧表面可能产生裂纹及腐蚀形式的事故。在底板受热面“鼻梁区”发生热疲劳裂痕是四冲程柴油发电机汽缸盖较为易见的事故形式。产生热疲劳裂痕是由于受热面的温度超过材料的使用极限而发生蠕变，引起局部塑性变形。当气缸盖在冷热交替状况下工作时，受热面的收缩因塑性变形而受阻，从而产生残余拉伸应力。受热面温度超过极限温度越多，运转时间越长，残余拉伸应力就越大，较终因应力的反复交变而出现疲劳裂痕。严重时可能经过一次冷热循环便出现裂痕。因此，热疲劳是取决于“冷热”循环次数的低循环疲劳。