關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的磨損及修復(fù)策略談

何人葵

摘 要：曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部分，形狀復(fù)雜、剛性較差，其技術(shù)狀態(tài)會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生較大的影響。因此，日常要注意做好曲軸的維護(hù)和保養(yǎng)工作，以盡可能的減少各種損傷，尤其是磨損的出現(xiàn)。本文，筆者即對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的磨損及修復(fù)策略進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析。

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī) 曲軸 磨損 修復(fù)

中圖分類號(hào)：TK407 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）03（c）-0104-02

曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)的組成部分之一，可以承接連桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，變成循環(huán)運(yùn)動(dòng)。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作的過程中，曲軸的各軸頸表面較易出現(xiàn)磨損。一旦磨損修復(fù)不及時(shí)，極易影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作，從而導(dǎo)致安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失等一系列的問題。因此，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的磨損成因和特點(diǎn)的分析，以及對(duì)修復(fù)措施的研究至關(guān)重要。

1 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸磨損的修復(fù)工藝分析

1.1 曲軸磨損修復(fù)方法研究

在修復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸磨損的時(shí)候，可以采取刷鍍或者噴涂的方式。但是，刷鍍修復(fù)一般只應(yīng)用于修復(fù)極小的范圍，噴涂修復(fù)則大多用來(lái)進(jìn)行大面積修復(fù)。但是，這兩種修復(fù)方法均存在一定的弊端，無(wú)法滿足較大程度曲軸磨損的修復(fù)。因此，我們嘗試?yán)煤笚l電弧焊來(lái)進(jìn)行修復(fù)。焊條電弧焊修復(fù)方式的修復(fù)層可以和工件基體進(jìn)行冶金結(jié)合，強(qiáng)度較高，在實(shí)際修復(fù)的厚度方面也不會(huì)受到限制。而且，焊接工藝和方法都較為簡(jiǎn)單。

1.2 修復(fù)材料分析

鑄鐵焊接大多采用焊條電弧熱焊和冷焊。綜合考慮熱焊和冷焊的特點(diǎn)和工藝需要，決定選用球墨鑄鐵同質(zhì)焊條。

（1）球墨鑄鐵。球墨鑄鐵中含有較多的C，以及S和P等雜質(zhì)元素。在焊接的過程中，較易在接頭出現(xiàn)白口化傾向和淬硬傾向，導(dǎo)致白口組織和淬硬組織等的出現(xiàn)。而且，其中剛還存在Mg，Ca等各種球化劑，焊接條件下很難達(dá)到良好的匹配效果，焊接難度較大。

（2）焊接修復(fù)材料的選擇。①焊芯。選用鑄鐵同質(zhì)焊芯（φ3.2 mm），其中含有強(qiáng)石墨化元素，化學(xué)成分組成如表l所示。②焊條藥皮。在選擇球墨鑄鐵同質(zhì)焊條藥皮到時(shí)候，要選用低氫型的藥皮，并利用低稀土鎂合金球化劑（w（Mg）7.0%，w（Si）40%）進(jìn)行球化處理。焊條藥皮配方如表2所示。根據(jù)表2中的配方，制備出焊條，烘干備用。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸磨損的具體修復(fù)過程分析

修復(fù)之前要做好準(zhǔn)備工作，首先用汽油清洗曲軸，并徹底去除清需要修復(fù)區(qū)域內(nèi)的各種雜質(zhì)。其次，用石棉包裹不需要修復(fù)的部位，避免在修復(fù)過程中對(duì)其造成損傷。接著，利用氧乙炔火焰進(jìn)行預(yù)熱，并烘干球墨鑄鐵焊條備用。

2.1 底層焊接

利用球墨鑄鐵同質(zhì)焊芯氬弧焊進(jìn)行底層焊接，采用直流反接的方式，焊接電流保持為180 A。焊接過程種要考慮到曲軸的尺寸和剛度，以及焊接應(yīng)力的變化等，合理采用分段、斷續(xù)的方式進(jìn)行焊接。每焊完15 mm左右之后，要即刻用小鐵錘錘擊焊層以釋放應(yīng)力，接著再進(jìn)行焊接。

2.2 填充焊接和分散焊接

底層焊接完畢之后，接著利用φ3.2 mm球墨鑄鐵焊條進(jìn)行填充焊接，采用直流反接的方式，電流保持為110 A。焊接過程中要按照直線運(yùn)條法進(jìn)行分散焊接。每焊完20 mm左右之后，要即刻用小鐵錘錘擊焊層以釋放應(yīng)力，接著再進(jìn)行焊接。并進(jìn)行仔細(xì)的檢查，如果發(fā)現(xiàn)裂紋，要進(jìn)行徹底鏟除并重新進(jìn)行焊接。

2.3 堆焊

為了避免在堆焊過程中曲軸出現(xiàn)翹曲變形，可以將曲軸豎起斌改進(jìn)型固定，然后利用φ3.2 mm球墨鑄鐵焊條對(duì)出現(xiàn)磨損的軸頸進(jìn)行堆焊。每完成一道焊道，即及時(shí)的清除焊渣，并進(jìn)行錘擊。然后停止焊接，等待溫度自然冷卻至200 ℃左右之后，再繼續(xù)進(jìn)行第二環(huán)的堆焊，并保證環(huán)與環(huán)之間適當(dāng)重疊。堆焊之后做好清渣工作，并對(duì)焊縫用小鐵錘錘擊焊層以釋放應(yīng)力。然后，利用氧乙炔火焰進(jìn)行焊后后熱，并用石棉覆蓋，使之逐漸冷卻至室溫，即完成對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸磨損的修復(fù)。

3 修復(fù)結(jié)果測(cè)試

為了驗(yàn)證上述修復(fù)方式的效果，我們結(jié)合實(shí)例進(jìn)行分析?，F(xiàn)在假設(shè)一輛重型卡車因?yàn)殚L(zhǎng)期負(fù)重和運(yùn)輸，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸主軸頸處出現(xiàn)磨損，需要進(jìn)行修復(fù)。且已知該車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸連桿軸頸直徑為95 mm，主軸頸直徑為180 mm，材質(zhì)為球墨鑄鐵（w（Si）3.5%～4.0%，w（C）3.2%～3.4%，w（Mn）0.2%～0.4%）。按照上文分析得出的修復(fù)措施，采用球墨鑄鐵同質(zhì)焊條進(jìn)行曲軸修復(fù)。經(jīng)取樣測(cè)試硬度，可以發(fā)現(xiàn)，因?yàn)槔鋮s較快，熔合區(qū)的硬度要高于焊縫區(qū)，而焊接修復(fù)區(qū)的平均硬度要高于母材。硬度均可以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸構(gòu)件在使用過程中的具體要求，修復(fù)效果良好。即提示，本文提出的修復(fù)措施是有效的。具體結(jié)果如表3所示。

4 結(jié)語(yǔ)

作為發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部分，曲軸的磨損一直是人們關(guān)注的問題。一旦磨損修復(fù)不及時(shí)，極易導(dǎo)致一系列問題的出現(xiàn)。通過本文的分析我們也了解到，曲軸磨損的出現(xiàn)時(shí)受到諸多因素的影響，且具有自身的特點(diǎn)。因此，結(jié)合曲軸的實(shí)際情況，我們嘗試?yán)们蚰T鐵同質(zhì)焊條，采用科學(xué)的焊接方式來(lái)修復(fù)曲軸損傷。并通過實(shí)例驗(yàn)證，證實(shí)了修復(fù)措施的有效性。但是，為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸磨損的修復(fù)水平，還需要廣大技術(shù)人員繼續(xù)在實(shí)際過程中積極的探索和總結(jié)，以實(shí)現(xiàn)修復(fù)水平的不斷提高。

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