康明斯K38发动机缸体主轴承座孔修复技术的研究与应用

摘要： 发动机缸体是发动机中的基础贵重件，其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高。缸体修复具有重要的经济意义。介绍修复发动机缸体主轴承座孔尺寸的传统方法，重点阐述锌合金电刷镀和镍丝氩弧堆焊两种新工艺修复技术以及在修复过程中应注意的要点。

关键词： 缸体；主轴承孔；新工艺

中图分类号：TG455文献标识码：A文章编号：1671－7597（2012）0320154－01

0 前言

发动机缸体常出现的失效形式可大致分为四类。磨损类：主轴承座孔（以下简称座孔）、凸轮轴承座孔、止推座孔端面的磨损与“烧伤”；变形类：主轴承盖（以下简称瓦盖）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；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；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将缸体不同部位打出孔洞或裂纹。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。其中最常见的是磨损类和变形类失效形式，也是最有修复价值的。

1 传统工艺恢复主轴承孔尺寸的方法

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严重变形，其尺寸、形状、位置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：铜焊、喷涂、瓦背加大、镶套和手工电弧铸铁堆焊。由于铜焊需将缸体焊接处局部加热至上千度，如此高的温度对缸体造成的应力变形等破坏作用是非常明显的；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，极易造成涂层脱落。实践证明，铜焊和喷涂工艺修复缸体的方法是不可取的。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，其缺点就是在座孔磨损很小（例如0.10mm左右）的情况下，孔径上也要镗去1mm。如果座孔损伤严重或二次损坏，这个方法就无能为力了。镶套法是将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。由于在主轴承和座孔之间又增加了一层钢套，这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。传统工艺恢复座孔较常用的方法是采用手工电弧堆焊。但该工艺对焊工的修复经验和技术要求较高，且铸铁堆焊易产生大量气体、咬边和硬点，这会大大降低瓦背与座孔的接触精度和刚度，影响导热，易产生“化瓦”抱轴的现象。堆焊的应力与变形还易造成轴承座孔严重变形失圆。

2 两种适用工艺修复技术

2.1 锌合金电刷镀

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最佳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，只能进行手工刮研而不能进行镗削加工。而手工修复是不可能保证座孔的形状和位置精度的。

为解决这些难题，经过反复试验，所研制出的锌合金镀液配方是：

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、参数及注意事项与常规刷镀相同。

2.2 镍丝氩弧堆焊

该工艺方法实质上是一种钨极氩弧焊，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：操作简便、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。该方法适于堆焊造成内孔严重“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――确定方案――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。

3.1 瓦盖修复的要点。瓦盖半孔尺寸的恢复分以下几种情况：对于瓦盖半孔只要“烧伤”不是很严重，都可以采用铣削安装底面的方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K38发动机瓦盖最好不要通过铣削安装底面而使半孔下沉太大。恢复K38发动机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与刷镀相结合的方法。

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。做为安装定位基准的底面，一定要事先进行研磨加工以保证有足够的接触点。对于K38发动机双止口定位瓦盖，应保证其两个止口合理配合，上止口间隙应在0.01-0.03mm之间，下止口过盈量就在0.06-0.10mm之间。

3.2 预镗孔。如果缸体上某首半座孔已下沉，就必须恢尺寸。若采用锌合金电刷镀，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。若采用镍丝氩弧堆焊，则至少在直径上要均匀镗去1mm，以免焊层硬度不均匀。

3.3 镗削主轴承孔。除需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非加工孔找正，但夹紧时又会破坏定位造成新的偏移，致使加工孔与未加工孔不同轴。座孔的加工最好是在专用镗瓦机上进行。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影响小。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，尺寸精度由对刀块保证。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，便可保证镗削的座孔与定位孔的同轴度。

4 同轴度检查实用方法

简要介绍四种同轴度检查的实用方法：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，为大多数修理工所采用；二是验棒（长度要足够，直径Ф60左右即可）置于全部座孔中，待自由摆停止后，向每道孔与验棒之间塞入0.02mm厚的塞规，如果每道都不能塞入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。还需将缸体转过90º角度重复上述检验步骤。此法既精确又简便；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。将检查环推入将要检查的座孔中，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精确的设计与制造；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，然后用测力搬手转动检验棒，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，

可以对瓦盖出现的高点进行刮研，这也是该方法的一大优点。

5 结束语

发动机是汽车、船舶、内燃机车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高。因此，缸体修复具有重要的经济意义。据多年的探索和实践，应用上述工艺修复K38发动机缸体，为企业降低成本、提高效益做出了积极的贡献。

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