气缸体和缸盖产生裂缝的主要原因
发布时间：2023-09-02 点击：438
故障检查与技术维护
康明斯柴油发电机的机体和缸盖裂纹的维修方法
气缸盖、气缸体产生裂纹会导致柴油发电机漏气、漏水和漏油。柴油发电机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，而且修复困难。根据康明斯发电机公司数据统计，康明斯气缸盖、气缸体发生裂纹现象多是同于使用维护不当造成的，如长时高负荷运转，热应力过大；柴油发电机在高温状态突然加入冷水等。缸体、缸盖裂纹大多发生在气门座附近或水套薄壁处。
一、产生裂缝的原因
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，操作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。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。
缸盖缺水高温矢量图
二、裂纹检测方法
检查气缸体、气缸盖的裂纹时，应首先将气缸体、气缸盖各表面清洗干净，并清除缸体缸盖内的积炭，然后检查缸体、缸盖表面是否有裂纹现象。检查裂纹可用目视法、水压法和染色法三种。
1、目视法
即将清洗后的缸体、缸盖用眼睛仔细检查，可看出裂纹比较明显的部位，以便有针对性的修复。
2、水压法
则是将气缸盖、气缸垫装于气缸体上，将盖板装于气缸体前壁进水口处，并用水管与水压机连通，封闭其他各水道口，将水以300-1000kpa的压力压入水套，并保持5min，检查表面有无渗漏现象，如有渗漏则该处有裂纹。
3、染色法
将染色渗透剂喷于被检查的部位，片刻之后将其擦干，如果渗透剂渗入内部则说明该处有裂纹存在。
缸盖结构平面图
三、修补方法
缸盖裂纹的修理，要根据裂纹的大小、产生的部位和气缸盖的材料而定。通过各种检验，一旦发现气缸盖底面和其他部位有裂纹时，不管是多么细小的裂纹，都要用钳工锉、风砂轮、电动砂轮或油石等工具进行彻底清除，否则这些小裂纹就会很快扩展，以致裂穿。对于气缸盖上的细小裂纹，经过彻底消除，可以继续使用。如果裂纹比较严重，则只能更换新的气缸盖。但是为了应急或延长修理期，可采取以下几种方法进行修理：
（1）金属扣合法
这种修理方法能保证强度和恢复一定的刚度，同时具有承受高载荷的能力。由于修理操作是一个冷作业过程，所以又可避免表面变形。这种方法可靠、应用广泛。
（2）焊补
采用焊补法修理时，对于铸铁气缸盖应采用低温焊补方法，温度不应超过300～400℃，焊补前应先预热，这样可以避免产生内应力而形成新的裂纹。一般说来，焊补工艺严格，修理费用高，更重要的是焊补修理后，使用较短的时间又会产生新的裂纹，故往往不被采用。
（3）用无机粘结剂修补
对于气缸盖底面裂纹可采用正磷酸一氧化铜无机粘结剂进行胶补。此种粘结剂能在500℃高温下长期使用不变。具体工艺：
① 用1号粗砂纸清除气缸体裂缝周围的银粉和铁锈，打磨宽度为30mm，长度超过裂缝两端点30mm；
② 用契子沿裂缝线黎切宽为3mm，深为2mm的“v”形槽，并在裂缝两端钻止裂孔；③先用金属清洗剂清洗裂缝周围，待干后再用酒精擦洗一遍；将调好的胶液先填充止裂孔和“v”形槽。
（4）镶套法
主要是在气缸盖上的进、排气门座孔或喷油器孔因裂纹而渗漏的情况下采用。镶套的材料一般为青铜或不锈钢。具体工艺：
① 先在裂纹两端钻止裂孔，孔径为5～6mm，防止裂纹扩大。若裂纹端处位置不明显，可在裂纹端前方约10～15mm处钻止裂孔；
②将一块厚3～5mm，并大于裂纹范围15－50mm的纯铜板覆盖于裂纹处，用小锤敲打，使之贴合；
③ 在裂纹处涂以环氧树脂或铅油，补板下面均匀地敷上一层用石棉粉和锌白漆捣成的石棉泥，然后盖上补板；
④ 用螺钉紧固补板。螺钉取适当间隔，在补板和机件上共同钻孔并在机件上攻螺纹。然后在补板上扩孔，并按照沉头螺钉的大小钻出沉头孔。螺钉一般采用m6螺纹，旋入螺钉前螺纹上需要涂上锌白漆或厌氧胶，最后均匀地紧固所有螺钉。
（5）应急修理
在气缸盖底面裂纹严重，造成内侧漏水时，但又无备件更换，此时可采取应急修理的措施。即沿裂纹铲一条沟，镶入铅皮或铜片，或者旋入涂有白铅油的螺栓，将露出部分切平，平直地敲打端面以阻止漏水。
四、更换汽缸盖步骤
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。
汽缸盖零件图
（1）在气缸内塞入干净抹布，以免污物等进入缸壁和活塞间。同时也不要让污物进入冷却液中。
（2）清洁缸盖和缸体的密封表面，注意不要形成拉长的小沟或刮痕(使用砂纸粒度不得低于100)。
（3）用抹布仔细擦掉研磨残余物。
（4）将第一缸活塞设置在上死点，并反向旋转曲轴。
（5）铺上气缸密封垫：注意箭头所示的定位销；注意密封垫安装位置，应在进气侧读出零件号。
（6）装上缸盖。
（7）安上缸盖螺栓并用手拧紧。
安装步骤示意图
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气缸盖、气缸体产生裂纹会导致柴油发电机漏气、漏水和漏油。柴油发电机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，而且修复困难。根据康明斯发电机公司数据统计，康明斯气缸盖、气缸体发生裂纹现象多是同于使用维护不当造成的，如长时高负荷运转，热应力过大；柴油发电机在高温状态突然加入冷水等。缸体、缸盖裂纹大多发生在气门座附近或水套薄壁处。
一、产生裂缝的原因
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，操作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。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。
缸盖缺水高温矢量图
二、裂纹检测方法
检查气缸体、气缸盖的裂纹时，应首先将气缸体、气缸盖各表面清洗干净，并清除缸体缸盖内的积炭，然后检查缸体、缸盖表面是否有裂纹现象。检查裂纹可用目视法、水压法和染色法三种。
1、目视法
即将清洗后的缸体、缸盖用眼睛仔细检查，可看出裂纹比较明显的部位，以便有针对性的修复。
2、水压法
则是将气缸盖、气缸垫装于气缸体上，将盖板装于气缸体前壁进水口处，并用水管与水压机连通，封闭其他各水道口，将水以300-1000kpa的压力压入水套，并保持5min，检查表面有无渗漏现象，如有渗漏则该处有裂纹。
3、染色法
将染色渗透剂喷于被检查的部位，片刻之后将其擦干，如果渗透剂渗入内部则说明该处有裂纹存在。
缸盖结构平面图
三、修补方法
缸盖裂纹的修理，要根据裂纹的大小、产生的部位和气缸盖的材料而定。通过各种检验，一旦发现气缸盖底面和其他部位有裂纹时，不管是多么细小的裂纹，都要用钳工锉、风砂轮、电动砂轮或油石等工具进行彻底清除，否则这些小裂纹就会很快扩展，以致裂穿。对于气缸盖上的细小裂纹，经过彻底消除，可以继续使用。如果裂纹比较严重，则只能更换新的气缸盖。但是为了应急或延长修理期，可采取以下几种方法进行修理：
（1）金属扣合法
这种修理方法能保证强度和恢复一定的刚度，同时具有承受高载荷的能力。由于修理操作是一个冷作业过程，所以又可避免表面变形。这种方法可靠、应用广泛。
（2）焊补
采用焊补法修理时，对于铸铁气缸盖应采用低温焊补方法，温度不应超过300～400℃，焊补前应先预热，这样可以避免产生内应力而形成新的裂纹。一般说来，焊补工艺严格，修理费用高，更重要的是焊补修理后，使用较短的时间又会产生新的裂纹，故往往不被采用。
（3）用无机粘结剂修补
对于气缸盖底面裂纹可采用正磷酸一氧化铜无机粘结剂进行胶补。此种粘结剂能在500℃高温下长期使用不变。具体工艺：
① 用1号粗砂纸清除气缸体裂缝周围的银粉和铁锈，打磨宽度为30mm，长度超过裂缝两端点30mm；
② 用契子沿裂缝线黎切宽为3mm，深为2mm的“v”形槽，并在裂缝两端钻止裂孔；③先用金属清洗剂清洗裂缝周围，待干后再用酒精擦洗一遍；将调好的胶液先填充止裂孔和“v”形槽。
（4）镶套法
主要是在气缸盖上的进、排气门座孔或喷油器孔因裂纹而渗漏的情况下采用。镶套的材料一般为青铜或不锈钢。具体工艺：
① 先在裂纹两端钻止裂孔，孔径为5～6mm，防止裂纹扩大。若裂纹端处位置不明显，可在裂纹端前方约10～15mm处钻止裂孔；
②将一块厚3～5mm，并大于裂纹范围15－50mm的纯铜板覆盖于裂纹处，用小锤敲打，使之贴合；
③ 在裂纹处涂以环氧树脂或铅油，补板下面均匀地敷上一层用石棉粉和锌白漆捣成的石棉泥，然后盖上补板；
④ 用螺钉紧固补板。螺钉取适当间隔，在补板和机件上共同钻孔并在机件上攻螺纹。然后在补板上扩孔，并按照沉头螺钉的大小钻出沉头孔。螺钉一般采用m6螺纹，旋入螺钉前螺纹上需要涂上锌白漆或厌氧胶，最后均匀地紧固所有螺钉。
（5）应急修理
在气缸盖底面裂纹严重，造成内侧漏水时，但又无备件更换，此时可采取应急修理的措施。即沿裂纹铲一条沟，镶入铅皮或铜片，或者旋入涂有白铅油的螺栓，将露出部分切平，平直地敲打端面以阻止漏水。
四、更换汽缸盖步骤
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。
汽缸盖零件图
（1）在气缸内塞入干净抹布，以免污物等进入缸壁和活塞间。同时也不要让污物进入冷却液中。
（2）清洁缸盖和缸体的密封表面，注意不要形成拉长的小沟或刮痕(使用砂纸粒度不得低于100)。
（3）用抹布仔细擦掉研磨残余物。
（4）将第一缸活塞设置在上死点，并反向旋转曲轴。
（5）铺上气缸密封垫：注意箭头所示的定位销；注意密封垫安装位置，应在进气侧读出零件号。
（6）装上缸盖。
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