活塞的檢查與修復(fù)方法

丁磊

活塞的主要作用是承受氣缸中高溫高壓氣體產(chǎn)生的膨脹力，并將此壓力通過(guò)活塞銷傳給連桿，以推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。同時(shí)活塞頂部還與氣缸蓋、氣缸壁組成燃燒室。活塞是柴油機(jī)的主要運(yùn)動(dòng)機(jī)件之一，工作時(shí)承受很大的機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力?；钊闹饕獡p壞形式有外圓表面及環(huán)槽的磨損、裂紋和破裂，頂部燒蝕。

一、活塞外表面磨損的檢修

1. 活塞外表面磨損部位與測(cè)量

活塞裙部外表面磨損后，裙部直徑減小，活塞與氣缸的間隙增大；橫截面產(chǎn)生圓度誤差、縱截面產(chǎn)生圓柱度誤差，這些都直接影響活塞的工作性能和柴油機(jī)的功率。用外徑千分尺、游標(biāo)卡尺測(cè)量活塞的上部、中部和裙部的外徑，有減磨環(huán)的還要測(cè)每道環(huán)的外徑。測(cè)量每一測(cè)量點(diǎn)的橫截面上互相垂直的兩個(gè)直徑：首尾方向和左右舷方向。將測(cè)量值記錄在表格中，計(jì)算出每個(gè)橫截面的圓度、縱截面的圓柱度，以其中最大值與說(shuō)明書(shū)或標(biāo)準(zhǔn)比較，以確定活塞的磨損程度。

2．活塞外表面磨損的修復(fù)

磨損不嚴(yán)重時(shí)，光車裙部外圓，消除幾何誤差，滿足活塞—缸套間隙的可繼續(xù)使用。否則按材料處理：鋁活塞換新；鑄鐵活塞熱噴涂、鍍鐵恢復(fù)尺寸；鑄鋼活塞鍍鐵、堆焊恢復(fù)尺寸；減磨環(huán)過(guò)度磨損、嚴(yán)重拉傷或松動(dòng)時(shí)應(yīng)換新。

二、活塞環(huán)槽磨損的檢修

1．活塞環(huán)槽磨損的原因

主要是由于環(huán)在環(huán)槽中相對(duì)運(yùn)動(dòng)：往復(fù)、徑向、回轉(zhuǎn)和扭曲；其次是進(jìn)氣中灰塵硬粒、燃?xì)庵械奶苛?，特別燃用重油，炭粒更大更堅(jiān)硬；燃燒室高溫使活塞頭和環(huán)槽變形，材料性能下降，環(huán)與環(huán)槽之間的油膜破壞，環(huán)槽磨損更加嚴(yán)重。

環(huán)槽磨損使其與環(huán)的配合間隙增大，活塞環(huán)的密封性下降，產(chǎn)生漏氣、壓縮壓力和爆發(fā)壓力降低和進(jìn)入環(huán)背面燃?xì)庠龆?，高壓燃?xì)鈱h(huán)壓向缸壁致使環(huán)容易折斷。環(huán)槽磨損使環(huán)槽截面形狀由矩形變?yōu)樘菪位虺霈F(xiàn)磨臺(tái)，且以第一、二道環(huán)槽為重為快，一般活塞環(huán)槽的磨損量在0.01 mm／kh以內(nèi)為正常磨損。

2．環(huán)槽磨損的測(cè)量與修復(fù)

環(huán)槽磨損情況是通過(guò)樣板和塞尺測(cè)量環(huán)槽高度的變化來(lái)確定。樣板是以新環(huán)環(huán)槽高度為準(zhǔn)制作的，也可以用一只新環(huán)作樣板。測(cè)量時(shí)，將樣板水平插入環(huán)槽并緊貼環(huán)槽下端面，用塞尺測(cè)量環(huán)與環(huán)槽上端面之間的距離，即配合間隙，稱為平面間隙。測(cè)量值與說(shuō)明書(shū)或標(biāo)準(zhǔn)比較。當(dāng)超過(guò)極限值時(shí)，說(shuō)明環(huán)槽磨損嚴(yán)重，應(yīng)予以修復(fù)。根據(jù)具體情況可選用以下方法：

（1）光車或磨削環(huán)槽端面，依此修理尺寸配以相應(yīng)加大尺寸的活塞環(huán)，保證平面間隙符合要求。采用此法時(shí)應(yīng)考慮到環(huán)槽加大將使槽脊厚度減小、強(qiáng)度降低。為了不使槽脊過(guò)分減薄，要求槽脊減薄量不得超過(guò)原槽脊設(shè)計(jì)厚度的20％～25％。另外，要求同一活塞上不得有兩個(gè)環(huán)糟采用此法修理。因?yàn)楦鳝h(huán)槽的修理尺寸不同，新配活塞環(huán)尺寸不同，同一活塞上有多種規(guī)格的活塞環(huán)將給備件供應(yīng)和管理帶來(lái)麻煩。

（2）環(huán)槽鑲墊環(huán)。低速柴油機(jī)鋼制活塞的環(huán)槽端面嚴(yán)重磨損可用鑲墊環(huán)修理：首先光車環(huán)槽端面消除幾何形狀誤差，然后在環(huán)槽下端面上鑲耐磨墊環(huán)，使環(huán)槽恢復(fù)原始高度尺寸和恢復(fù)與環(huán)的配合間隙。墊環(huán)采用焊接工藝焊于環(huán)槽下端面上形成永久性連接，稱為鑲死環(huán)法，此法連接牢固，使用中不會(huì)脫落，但墊環(huán)磨損后難于修理；采用過(guò)盈配合將環(huán)鑲于環(huán)槽端面上，稱為鑲活環(huán)法，由于環(huán)不固死在端面上便于再度磨損后更換，但也易于松動(dòng)脫落到缸內(nèi)引起事故。

三、活塞裂紋的檢修

1．活塞頭觸火面裂紋

活塞頭部觸火面裂紋一般指在活塞頂面產(chǎn)生的徑向或周向裂紋、起吊孔邊緣裂紋及第一道環(huán)槽根部裂紋。

活塞頭部裂紋主要是熱應(yīng)力引起的，同時(shí)還有機(jī)械應(yīng)力的作用。柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，活塞頂部溫度分布不均，頂部中央或邊緣溫度最高。在正常工作條件下，活塞頭部各處存在著溫差應(yīng)力和高壓燃?xì)庾饔玫臋C(jī)械應(yīng)力等，而且這些應(yīng)力又都是周期性的；當(dāng)噴油定時(shí)不正、燃油霧化不良或火焰直接觸及活塞頂面就會(huì)造成局部過(guò)熱，引起熱應(yīng)力；當(dāng)柴油機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)或活塞頂部冷卻不充分也會(huì)引起熱應(yīng)力。因此一旦柴油機(jī)頻繁啟動(dòng)、停車就會(huì)在活塞頭部產(chǎn)生熱疲勞裂紋?；钊斆娴钠鸬蹩缀铜h(huán)槽根部等處都存在應(yīng)力集中而產(chǎn)生裂紋。

活塞頂面冷卻不充分是水冷活塞冷卻側(cè)結(jié)垢嚴(yán)重或油冷活塞頂面積碳嚴(yán)重的結(jié)果，都會(huì)使活塞散熱不良引起局部過(guò)熱，導(dǎo)致裂紋。通常，結(jié)垢層或積碳層厚度超過(guò)0.5 mm時(shí)，就會(huì)使因過(guò)熱產(chǎn)生裂紋的可能性急劇增加。所以，柴油機(jī)應(yīng)定期吊缸檢修、保養(yǎng)，防止裂紋產(chǎn)生。

2．活塞冷卻側(cè)裂紋

筒狀活塞的活塞銷座、頂部冷卻側(cè)產(chǎn)生裂紋很多見(jiàn)，主要是由于機(jī)械應(yīng)力過(guò)大引起?；钊敳苛鸭y較輕時(shí)可采用焊補(bǔ)或鋼活塞頂部局部更換；活塞環(huán)槽根部裂紋、活塞上穿透性裂紋及冷卻側(cè)裂紋因無(wú)法修復(fù)時(shí)應(yīng)換新活塞。

四、活塞的選配原則

1．換用新活塞，同時(shí)選配新的活塞環(huán)和活塞銷。

2．同一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，應(yīng)選用同一廠牌的同一尺寸組的活塞，以使其材質(zhì)、性能和尺寸一致。

3．同一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，同一組活塞直徑差不能大于0.025 mm，質(zhì)量差不得超過(guò)活塞平均質(zhì)量的2%。

4．活塞的選配應(yīng)以氣缸修理尺寸為依據(jù)，即選用與氣缸同級(jí)修理尺寸的活塞，加大直徑數(shù)字刻在活塞頂部，以便識(shí)別和選配。（02）

endprint