缸体主轴承孔的修复
时间：2011-03-16 阅读：1125
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陕西凯兴机械设备有限公司 -
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【摘要】缸体
常出现的失效形式大致可分四类：磨损类、变形类、蚀损类和孔洞裂纹类。修复主轴承孔尺寸的方法分传统方法和两种新工艺：锌铝合金电刷镀、镍丝氩弧堆焊。在修复过程中应注意的要点。叙词：缸体轴承孔修理 1 前言 发动机是汽车、船舶、内燃机等各种动力设备的心脏。缸体则是发动机中的基础贵重件，它的价值可占到整台发动机的四分之一以上，特别是进口缸 体的价格更是惊人，MK－36型矿用汽车装备的康明斯K50发动机缸体单价高达50万元，这相当于一辆轿车的价格，可见缸体修复的经济意义是多么重 大。缸体常出现的失效形式可大致分为以下四类：1、磨损类。主轴承孔（以下有时简称座孔）、凸轮轴孔、止推座孔端面的磨损与“烧伤”；2、变形类。主轴承 盖（以下有时简称瓦盖）受力内收变形导致止口松动，由于曲轴与连杆组件断裂致使整个机体变形；3、蚀损类。由于气蚀、水蚀造成缸垫密封面、湿式缸套凸缘密 封面的严重失效；4、孔洞裂纹类。由于连杆螺栓松动脱落、活塞组件出问题等原因可损坏缸套孔或缸体不同部位打出孔洞或裂纹。一些其它原因也可能引起缸体裂 纹。对上述各种失效形式，大多均可采用传统常规工艺进行修复。其中第1、2类失效形式是zui常见的，也是zui有修复价值的。因此，近年来一些大用户、专业修理 厂、有关科研单位针对此类失效形式做了大量攻关工作。笔者根据多年的探索和实践，就缸体主轴承孔的修复问题谈一些基本的认识。 2 恢复主轴承孔尺寸的方法 2.1 几种传统工艺 主轴承孔常见的失效形式是：主轴承盖内收变形且造成其止口松动，致使上、下半孔水平错位及座孔圆柱度超限；由于“化瓦”造成某个座孔“烧 伤”；由于座孔严重变形，致使其尺寸、形状、位置各项精度不同程度地超差；整个缸体变形也会引起座孔的变形和各道座孔之间的同轴度超限。主轴承孔修复的关键是恢复尺寸的工艺方法。传统的方法有以下几种：手工电弧铸铁堆焊、镶套、瓦背加大、铜焊及喷涂。实际上铜焊和喷涂是zui不可取的。因 为铜焊需将缸体焊接处局部加热至上千度，这么高的温度对缸体造成的应力变形等破坏作用是显见的。喷涂的结合强度不足30N/mm2， 它经不起长时间活塞的往复运动所产生的疲劳循环的“锤击”效应的作用，涂层脱落是迟早的事。瓦背加大的方法是将座孔直径镗大1mm，再使用由该发动机制造 厂特制的瓦背直径加大1mm的主轴承，这个工艺还是可行的，但只有很少的发动机制造厂开发这种特制瓦，即使有这种瓦，大多用户及其修理部门也不大可能备有 现货。只有专业修理厂才可能有这种备件，这势必拖延修理工期。该方法第二条缺点就是厂家只生产瓦背直径加大1mm的瓦。如座孔损伤严重或二次损坏，这个方 法就无能为力了。它的第三条缺点就是座孔磨损很小（例如0.10mm左右），孔径上也要镗去1mm。镶套法是这样的，厂商供应有加工余量的主轴承盖，而缸 体半孔在半径上镗去几毫米，再将有加工余量的半孔钢套铆在座孔上，经过镗削加工至标准尺寸。此工艺也是可行的，但它除存在瓦背加大法的几条缺点外，就是在 主轴承和座孔之间又增加了一层钢套，且层与层之间的贴合性不可能太好，必然降低座孔导热能力，加之轴瓦配合间隙不易控制，这样就增大了“化瓦”抱轴的可能 性。实际上，大家较常用还是用手工电弧堆焊的方法恢复座孔。该工艺难度较高，要求焊工要有丰富的经验和*的责任心。因为铸铁堆焊极易产生大量的气孔、咬 边和硬点，这会大大降低瓦背与座孔的接触点数，因而影响导热，埋下“化瓦”抱轴的隐患。座孔上的主轴承定位槽的修理也是一个极易出现问题的细节，缸体制造 厂是使用设备加工此槽的，而修理者则是手工修复的，不可能十分，极易发生主轴承在座孔中定位不牢固，亦即出现常说的“喘气”现象，“喘气”至一定 程度主轴承在座孔中就会转动，油路就会中断，“化瓦”在所难免。堆焊的zui大隐患就是应力与变形的问题，有时在装机前怎么检查主轴孔都是合格的，出事后再次 检查该孔则严重变形失圆，祸根就在于焊接应力。 2.2两种适用新工艺 2.2.1锌铝合金电刷镀 由于压力磨损和缓慢变形引起的座孔超差，往往都不是很严重的，直径上的超差值一般不大于0.5mm。恢复这类座孔尺寸的*工艺就是金属电 刷镀，常用恢复尺寸的商品镀液只有镍、铜两种。可是这两种镀液都存在结合强度低且前者太硬、后者太脆，都无法进行手工刮研和镗削加工。 为解决这些难题，经过半年时间的反复试验，我们研制出了锌铝合金镀液，它的配方是： 锌盐 500克/升 铝盐 80克/升 添加剂Ⅰ 30克/升 添加剂Ⅱ 24克/升 PH 4 该镀液不需镍层打底，可直接镀在主轴承孔上。其刷镀工艺、参数及注意事项同常规刷镀。该镀液的镀层具有硬度低、韧性好、结合强度高、切削成卷的良好加工性。我们使用该镀液修复数百台缸体，效果十分理想。 2.2.2镍丝氩弧堆焊 该方法较简单，它就是一种钨极氩弧焊，纯镍焊丝，手工操作，焊丝截面积不要大于10mm2，焊前要特别注意加热除油。这种铸铁堆焊工艺的优点是：不咬边、无气孔、焊层薄、无硬点、结合强度高。由于焊接电流可控制在100A以内，故焊接应力变形明显低于手工电弧焊。该方法于堆焊因“滚瓦”造成内孔严重“烧伤”的座孔。 3 座孔修复工艺的要点 缸体座孔修复的主要工序是：检查定方案—修复瓦盖—预镗孔—加热除油—恢复座孔尺寸—镗削座孔—检查验收。对于该工艺中的一些要点，修复人员当给予足够的重视。 3.1瓦盖修复的要点 依据定位情况，可将瓦盖分为单止口定位瓦盖（直列发动机）和双止口定位瓦盖（V型发动机）。单止口定位瓦盖时有螺栓孔倾斜于安装底面的特殊形式，分别见图1、2、3。
瓦盖的修复就是恢复半孔尺寸和修复定位止口的两个端面。瓦盖半孔尺寸的恢复分以下几种情况：对于图1所示的瓦盖半孔只要“烧伤”不是很 严重，都可以采用铣削安装底面的办法使半孔下沉从而产生加工余量。但如缸体半孔需刷镀，则瓦盖不可如此镗削，以免上下半孔硬度不等造成加工 让刀失圆。对于图2、图3所示的瓦盖不要通过铣削安装底面而使半孔下沉太大，因为这样会使图2的瓦盖侧拉螺孔与缸体的螺孔上下错位而装不上；同理也会 使图3的瓦盖螺孔下端与缸体上的螺孔水平错位造成“别劲”而影响座孔的圆柱度。恢复这两种瓦盖半孔尺寸较为合理的选择就是：若孔径超限较小，可选择瓦盖半 孔下沉或下沉与刷镀相结合的方法；若孔径超限较大，则要选择镍丝氩弧堆焊。堆焊后的瓦盖应进行高温回火处理以消除焊接应力。并将瓦盖安装底面用平板研磨， 以保证有足够的接触点。 通常瓦盖与缸体止口均为过盈配合，这是由止口的定位作用所决定的。瓦盖工作中的受力方向决定了瓦盖迟早要发生向内收缩变形，从而使止口由过 盈配合变为间隙配合，严重者间隙可达几十丝米。这必然造成座孔尺寸和形状是不确定的，这时必须先将瓦盖止口端面恢复原有的过盈配合，否则若先修复座孔是没 有意义的。该端面的修复工艺是通过测量确定每面应恢复的尺寸，对其进行喷焊或堆焊，再用瓦盖止口端面磨削专机或其它通用机床加工，但要注意必须以瓦盖安装 底面和半孔端面为定位基准。做为安装定位基准的底面，一定要事*行研磨加工以保证有足够的接触点。对于图2双止口定位瓦盖，应保证其两个止口都是过盈配 合，过盈量应在0.03～0.08mm之间，且装有侧拉螺栓的止口过盈量要略小为宜。 3.2预镗孔 如果缸体上某道半座孔已下沉，就必须恢复其尺寸。如采用刷镀，则上下半孔应一刀镗出，且镗量要尽量小。注意不可只镗半孔，以免加工失圆和不便抛光。如采用堆焊，则至少在直径上要均匀镗去1mm，以使焊层硬度均匀。 3.3镗削主轴承孔
除全部座孔都要修复外，一般不要在普通镗床上加工座孔，因为在镗床上虽可按好孔找正，但锁紧时又会造成新的偏移，致使加工孔与未加 工孔不同轴。座孔的加工是在镗瓦机上进行。这种镗瓦机的刀杆与机床主轴柔性连接，机床精度对加工精度基本没有影响。将两个具有一定配合精度的定位 套装入间隔尽量远的两个标准座孔中，在这两个定位套中插入刀杆，在要镗孔的部位装上刀头，即可进行镗削加工，尺寸精度由对刀块解决。这种加工方法的优点是 只要刀杆与定位套、定位套与座孔的配合合理，安装面清洁，那么镗削的座孔与定位孔的同轴度极易保证。下面就用户关注的同轴度检查问题简介四种实用方法：一 是直接装上曲轴盘动。此法简单易行，可满足一般使用要求，已为大多数修理工所采用；二是验棒加塞规的方法。就是将一个全长弯曲不大于0.005mm的验棒 （长度要足够，直径Ø60左右即可）置于全部座孔中，待自由摆动停止后，向每道座孔与验棒之间塞入0.02mm厚的塞规，如果每道都不能塞人即可认为该缸 体的相邻座孔和全部座孔同轴度误差不大于0.02mm。当然还需将缸体转过90°角度重复上述检验步骤。此法既又简单；三是检查环加塞规法。就是在镗 削座孔的刀杆上加装一检查环，检查环与刀杆和座孔的配合间隙适当。将检查环推人将要检查的座孔中，用塞规在其周边塞入，根据塞入的情况判定同轴度是否合 格。此法对检验具的精度与配合间隙要求的设计与制造，非专业厂不宜采取；四是按小于座孔下差0.04mm左右做一通长检验棒，装入缸体半孔中，将全部 瓦盖按规定的扭矩和紧固方法装好，然后用搬手转动检验棒，根据用力大小判定同轴度是否合格。如果事先将验棒涂上红丹粉，当认为同轴度有问题时，打开瓦盖后 还可对产生的高点进行刮研，这也是该方法的一大优点。每修一个缸体就制造一个验棒，当然不太经济。此法适合于缸体品种单一的专业修理