汽缸盖及缸体裂缝的原因和补救措施
发布时间：2024-10-03 点击：276
故障检修与技术维护
汽缸盖及缸体裂缝的原因和补救措施
柴油发电机气缸体和气缸盖的裂纹经常发生在曲轴主轴承隔墙，气缸套轴孔，水套壁较薄处或工作过程中作用力，尤其是作用力比较集中的部位。而气缸体与气缸盖容易发生裂纹的部位往往与它们的结构有关，不同形式的发动机出现裂纹的部位各自有一定的规律性。下面康明斯公司所述的内容就是我们经常遇到的柴油发电机缸体和缸盖裂缝的原因分析。
一、缸体和缸盖裂缝的主要原因
气缸体和气缸盖由于其结构复杂，如果使用不当，容易产生裂缝（图1），而且修复困难。
（1）水箱开锅时突加冷水
水冷式柴油发电机的散热器开锅时，冷却液大量蒸发，特别是位于柴油发电机上部的缸盖更易因缺水而温度急剧上升，如果此时突加冷水，缸盖会因骤热冷而产生裂缝。正确方法是让柴油发电机低速运转一段时间，待温度下降、冷却水不再沸腾时，方可添加冷却水。
（2）柴油发电机干起动后再加水
有些水冷式柴油发电机长期使用后，起动性能较差。在寒冷的冬季，由于难起动，驾驶员常采取干起动后再加水的错误办法。缸内燃油燃烧时，若水道内无水冷却，缸盖和缸套局部温度过高，此时如果加入冷水，会因突然收缩而产生裂缝。因此，当气温很低时，可采取给散器加热水、润滑油预热、热水浇泼喷油泵和喷油器，以及喷射起动液等辅助方法来帮助柴油发电机起动。
（3）水套穴蚀
穴蚀是快速运动或振动的表面及其附近因压力和温度变化，引起真空小气泡突然破裂而剥离金属材料表面层的腐蚀现象，气缸在水套部位的严重穴蚀可以导致气缸破裂。
（4）柴油发电机过热
柴油发电机长时间超负荷工作、冷却系统散热不良、供油时间过迟、喷油泵供油量过大或冷却系统渗漏而使柴油发电机缺水运行，以及涡轮增压器转速下降等原因，都会使柴油发电机长时间处于过热状态，缸盖和机体也容易产生裂缝。应针对上述不同情况采取相应措施，使柴油发电机在正常温度下运转。
（5）需要正确安装
缸盖经长期使用后，会逐渐曲变形，必须进行修磨，使其平面度允差恢复。否则不但会因漏气而冲坏缸垫，同时可燃气外泄也会使缸盖局部过热，并容易产生裂缝。另外，缸盖螺栓要按规定拧紧，以确保缸盖的密封。缸套装配过程中，若没有严格按照装配工艺规范，强行装合，易使缸体内部积聚过大的残余应力，产生裂纹。
图1 缸体裂纹的检查方法
二、缸体和缸盖裂缝的其他原因
1、一些改进型发动机是强化机型，其功率较原发动机显著提高，转速也提高。在高转速时，惯性力大，应力较大，缸体和缸盖易出现裂纹。
2、气缸体结构复杂，各处壁厚不均匀，在一些薄弱部位，刚度低，易出现裂纹。
3、高转速时，曲轴产生振动，增加了缸体的负荷，在薄弱部位易产生裂纹。
4、加工部位与未加工部位，壁厚不同部位的过渡处都将产生应力集中。当应力集中与铸造时白赞残余内应力叠加时，易产生裂纹。
5、使用不当，如发动机长时间在超负荷条件下工作，缸体内应力过大，则气缸体也易产生裂纹。
6、在发动机处于高温状态下突然加人冷水，造成缸体热应力过大，使气缸体易产生变形或裂纹。
7、水套中水垢过厚，减小了冷却液通过面积，同时由于水垢传热性差，降低了发动机散热性能，特别是气缸之间、气门座之间的水道被堵塞之后，严重影响它的传热，使局部工作温度升高，热应力过大，易出现裂纹。
8、在冬季，停车后没有及时放水而发生冻裂。有人还先起动，后加冷却液，造成局部热应力过大，或在严寒冬季，骤加高温热水而炸裂。
另外，在修理作业中未能严格执行缸体和缸盖工艺要求（图2），如气缸盖螺栓未能按规定顺序和力矩紧固，紧固力不均匀等，从而导致气缸盖变形或螺栓孔附近产生裂纹。
图2 缸体和缸盖的示意图
三、缸体和缸盖裂缝的补救措施
1、堵漏法
当遇有细小裂纹或微量渗漏时,可采用堵漏法修复。堵漏法是用堵漏剂对气缸体漏水处进行修补的一种方法。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。
其堵漏工艺为：
（1）在裂纹两端钻直径为3~4mm的止裂孔,经点焊或攻螺纹后拧上螺钉,以防裂纹延伸的同时,在止裂孔之间每隔30~40mm钻一个不通孔,也经点焊或攻螺纹后拧上螺钉,以免工作中的振动使裂纹扩展。
（2）用2%浓度的碳酸钠水溶液清冼循环水路,裂纹处尤其要清洗干净。洗净后,放掉碳酸钠溶液。
（3）从气缸盖（图3）加水口加入适量冷却水(约为总量的1/2),而后加入堵漏剂1l左右。先装好回水橡胶管,再从散热水箱加水口加入冷却水,至水箱接近注满为止。
图3 汽缸盖总成
（4）起动柴油发电机,先以怠速运转,使冷却水升温至80℃左右,保持15~20min,再适当提高转速运转10min左右。此时,堵漏剂在水压和热量的作用下,即充塞、沉积、凝聚和固化在气缸体的裂缝中,并与金属紧密地粘接在一起。
2、补板法
补板法可用于对气缸体外部非配合表面的裂纹或破缺部位的修理,但此法只适用于受力不大的部位和距离安装零件处40mm以上的部位。
补板修理的步骤如下：
（1）先将厚度为3~4mm的紫铜板按裂纹大小下料,再进行退火处理。
（2）将裂缝处用锡焊焊牢,并用小锤子敲成与气缸体平面一样平整,以免水从压板中流岀。
（3）沿紫铜板边每隔20mm左右钻直径为8mm的孔,并在气缸体上攻螺纹。
（4）先在紫铜板与气缸体之间铺一张厚度为0.5~1mm的石棉板,再在石棉板上涂一厚层油漆,然后用螺钉压紧紫铜板即可。
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柴油发电机气缸体和气缸盖的裂纹经常发生在曲轴主轴承隔墙，气缸套轴孔，水套壁较薄处或工作过程中作用力，尤其是作用力比较集中的部位。而气缸体与气缸盖容易发生裂纹的部位往往与它们的结构有关，不同形式的发动机出现裂纹的部位各自有一定的规律性。下面康明斯公司所述的内容就是我们经常遇到的柴油发电机缸体和缸盖裂缝的原因分析。
一、缸体和缸盖裂缝的主要原因
气缸体和气缸盖由于其结构复杂，如果使用不当，容易产生裂缝（图1），而且修复困难。
（1）水箱开锅时突加冷水
水冷式柴油发电机的散热器开锅时，冷却液大量蒸发，特别是位于柴油发电机上部的缸盖更易因缺水而温度急剧上升，如果此时突加冷水，缸盖会因骤热冷而产生裂缝。正确方法是让柴油发电机低速运转一段时间，待温度下降、冷却水不再沸腾时，方可添加冷却水。
（2）柴油发电机干起动后再加水
有些水冷式柴油发电机长期使用后，起动性能较差。在寒冷的冬季，由于难起动，驾驶员常采取干起动后再加水的错误办法。缸内燃油燃烧时，若水道内无水冷却，缸盖和缸套局部温度过高，此时如果加入冷水，会因突然收缩而产生裂缝。因此，当气温很低时，可采取给散器加热水、润滑油预热、热水浇泼喷油泵和喷油器，以及喷射起动液等辅助方法来帮助柴油发电机起动。
（3）水套穴蚀
穴蚀是快速运动或振动的表面及其附近因压力和温度变化，引起真空小气泡突然破裂而剥离金属材料表面层的腐蚀现象，气缸在水套部位的严重穴蚀可以导致气缸破裂。
（4）柴油发电机过热
柴油发电机长时间超负荷工作、冷却系统散热不良、供油时间过迟、喷油泵供油量过大或冷却系统渗漏而使柴油发电机缺水运行，以及涡轮增压器转速下降等原因，都会使柴油发电机长时间处于过热状态，缸盖和机体也容易产生裂缝。应针对上述不同情况采取相应措施，使柴油发电机在正常温度下运转。
（5）需要正确安装
缸盖经长期使用后，会逐渐曲变形，必须进行修磨，使其平面度允差恢复。否则不但会因漏气而冲坏缸垫，同时可燃气外泄也会使缸盖局部过热，并容易产生裂缝。另外，缸盖螺栓要按规定拧紧，以确保缸盖的密封。缸套装配过程中，若没有严格按照装配工艺规范，强行装合，易使缸体内部积聚过大的残余应力，产生裂纹。
图1 缸体裂纹的检查方法
二、缸体和缸盖裂缝的其他原因
1、一些改进型发动机是强化机型，其功率较原发动机显著提高，转速也提高。在高转速时，惯性力大，应力较大，缸体和缸盖易出现裂纹。
2、气缸体结构复杂，各处壁厚不均匀，在一些薄弱部位，刚度低，易出现裂纹。
3、高转速时，曲轴产生振动，增加了缸体的负荷，在薄弱部位易产生裂纹。
4、加工部位与未加工部位，壁厚不同部位的过渡处都将产生应力集中。当应力集中与铸造时白赞残余内应力叠加时，易产生裂纹。
5、使用不当，如发动机长时间在超负荷条件下工作，缸体内应力过大，则气缸体也易产生裂纹。
6、在发动机处于高温状态下突然加人冷水，造成缸体热应力过大，使气缸体易产生变形或裂纹。
7、水套中水垢过厚，减小了冷却液通过面积，同时由于水垢传热性差，降低了发动机散热性能，特别是气缸之间、气门座之间的水道被堵塞之后，严重影响它的传热，使局部工作温度升高，热应力过大，易出现裂纹。
8、在冬季，停车后没有及时放水而发生冻裂。有人还先起动，后加冷却液，造成局部热应力过大，或在严寒冬季，骤加高温热水而炸裂。
另外，在修理作业中未能严格执行缸体和缸盖工艺要求（图2），如气缸盖螺栓未能按规定顺序和力矩紧固，紧固力不均匀等，从而导致气缸盖变形或螺栓孔附近产生裂纹。
图2 缸体和缸盖的示意图
三、缸体和缸盖裂缝的补救措施
1、堵漏法
当遇有细小裂纹或微量渗漏时,可采用堵漏法修复。堵漏法是用堵漏剂对气缸体漏水处进行修补的一种方法。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。
其堵漏工艺为：
（1）在裂纹两端钻直径为3~4mm的止裂孔,经点焊或攻螺纹后拧上螺钉,以防裂纹延伸的同时,在止裂孔之间每隔30~40mm钻一个不通孔,也经点焊或攻螺纹后拧上螺钉,以免工作中的振动使裂纹扩展。
（2）用2%浓度的碳酸钠水溶液清冼循环水路,裂纹处尤其要清洗干净。洗净后,放掉碳酸钠溶液。
（3）从气缸盖（图3）加水口加入适量冷却水(约为总量的1/2),而后加入堵漏剂1l左右。先装好回水橡胶管,再从散热水箱加水口加入冷却水,至水箱接近注满为止。
图3 汽缸盖总成
（4）起动柴油发电机,先以怠速运转,使冷却水升温至80℃左右,保持15~20min,再适当提高转速运转10min左右。此时,堵漏剂在水压和热量的作用下,即充塞、沉积、凝聚和固化在气缸体的裂缝中,并与金属紧密地粘接在一起。
2、补板法
补板法可用于对气缸体外部非配合表面的裂纹或破缺部位的修理,但此法只适用于受力不大的部位和距离安装零件处40mm以上的部位。
补板修理的步骤如下：
（1）先将厚度为3~4mm的紫铜板按裂纹大小下料,再进行退火处理。
（2）将裂缝处用锡焊焊牢,并用小锤子敲成与气缸体平面一样平整,以免水从压板中流岀。
（3）沿紫铜板边每隔20mm左右钻直径为8mm的孔,并在气缸体上攻螺纹。
（4）先在紫铜板与气缸体之间铺一张厚度为0.5~1mm的石棉板,再在石棉板上涂一厚层油漆,然后用螺钉压紧紫铜板即可。
柴油发电机里的ATS是什么？ATS它主要是用在紧急供电系统，是将负载电路从一个电源自动换接到另一个电源设备
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