氣缸蓋裂紋產生的原因分析與修理

www.sail-shipping.com 來源：互聯網作者：俠名類別：汽車構造維修時間：2014年10月23

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。
    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、工作不穩定并發出異常聲響，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，溫度升高后再加冷水；或在冷態下急劇加熱（柴油機啟動后不暖機又急劇增加負荷）。由于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，停車熄火后，馬上放掉冷卻水或沒有放凈，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后取出，擦干表面油跡，涂以薄層漿狀白粉，然后烘干，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，并用水管與水壓機相通，將其它水道口密封，然后將水壓人氣缸體和氣缸蓋內。其要求是：在200～400 kPa的水壓下，保持不少于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，不管是多么細小的裂紋，都要用鉗工銼、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。對于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）焊前準備。將氣缸蓋的附件拆下，用汽油或堿水將氣缸蓋清洗干凈。仔細地找出裂紋，并判斷其深度。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，在引弧板上引弧后移向焊口。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。每層焊后，要用圓頭小錘迅速地輕輕敲擊焊道，消除應力，并等到工件冷卻到室溫再行起焊。
    （3）氣缸蓋焊后質量檢查。焊修后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，不得大于0. 15 mm,,
    （4）氣缸蓋焊后機械加工。氣缸蓋平面翹曲度大于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。