船用柴油機關(guān)鍵零件的工藝設(shè)計與修理

張曉威

摘要： 我國航海業(yè)以安全為第一，船體中重要零部件的安全及協(xié)調(diào)性已經(jīng)越來越受人們所重視。本文主要是從活塞、氣缸蓋、氣缸套、排氣閥、曲軸等船用柴油機關(guān)鍵零部件來研究分析柴油機專業(yè)化修理技術(shù)。概述了船用柴油機關(guān)鍵零部件的內(nèi)部構(gòu)造、零件性能，特別指出活塞、氣缸蓋、氣缸套和曲軸在修理技術(shù)中面臨的問題。根據(jù)對柴油機關(guān)鍵零件修復(fù)中存在的問題，我們提出利用現(xiàn)代科技和先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備，引進(jìn)新工藝方法通過對零件先進(jìn)的技術(shù)處理，改善船用柴油機的構(gòu)造及性能，使各種部件協(xié)調(diào)合作，消除其存在的安全隱患。

關(guān)鍵詞：活塞；氣缸蓋；氣缸套；排氣閥； 曲軸

引言

長期以來，我國船用柴油零件工藝的設(shè)計水平比較落后，因技術(shù)設(shè)備有限及缺乏一定的設(shè)計經(jīng)驗使得在柴油機關(guān)鍵零件的設(shè)計與修理中面臨許多問題。由于工藝設(shè)計過程中存在一定的復(fù)雜性，設(shè)計中很多細(xì)小問題是不容忽略的，需要考慮很多因素。為使零件設(shè)計體現(xiàn)工藝過程的優(yōu)良性和標(biāo)準(zhǔn)化，我們還應(yīng)立足實踐、不斷探索做很大努力。造船工藝中生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作和生產(chǎn)不適應(yīng)，為克服目前出現(xiàn)的問題，除必須按成組技術(shù)的原理貫徹工藝設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化外，我們應(yīng)充分利用現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)，不斷學(xué)習(xí)，采用先進(jìn)的制作工藝來完善多柴油機關(guān)鍵零件的修理，提高、延長機器的使用壽命，增強其安全性。

1.船用柴油機關(guān)鍵零件的結(jié)構(gòu)工藝特點

1.1結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、典型化和標(biāo)準(zhǔn)化

多種細(xì)小部分造成結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件規(guī)格大，工件制作復(fù)雜，修理加工面臨一系列問題是船用柴油機關(guān)鍵零件的特點。繁雜的零件結(jié)構(gòu)構(gòu)造，要求我們做到專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。從整體來看，加工柴油機零件工藝應(yīng)采用集中加工的工序。由于柴油機的類別繁多，一種柴油機可能有不同的系列，系列不同又分為不同的型號，這體現(xiàn)了產(chǎn)品的典型化。

1.2產(chǎn)品加工的嚴(yán)要求、高標(biāo)準(zhǔn)

由于不同零件的性能不同、材質(zhì)不同、用途不同，這對設(shè)計技術(shù)提出很大要求即使。材料結(jié)構(gòu)幾乎相似的兩種零件，在加工時也因區(qū)別對待，仔細(xì)劃分。

2.船用柴油機關(guān)鍵零件的功能特點

2.1缸蓋的設(shè)計

船用柴油機缸蓋屬于低合金鑄鐵件，同時它也是船舶上的關(guān)鍵部位。其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性要求高質(zhì)量生產(chǎn)，盡管在高溫條件下工作對產(chǎn)品質(zhì)量也有著嚴(yán)格要求。鑄件不允許出現(xiàn)裂紋、縮孔、疏松、氣孔等鑄造缺陷，要求缸蓋燃燒室冷卻循環(huán)水水壓控制在一定范圍，重要工作面燃燒室內(nèi)腔需進(jìn)行磁粉或著色探傷檢驗，鑄件尺寸精度必須達(dá)到相關(guān)要求，定位尺寸也要符合要求，不得超標(biāo)。鑄件非加工表面粗糙度要求達(dá)到Ra≤25μm，化學(xué)成分給定范圍不得超差，鑄件進(jìn)行去除內(nèi)應(yīng)力退火，熱處理后的硬度值為HB200～260，機加工后各加工面不允許有任何鑄造缺陷存在?？梢姼咨w的制作質(zhì)量要求甚高，生產(chǎn)難度極大。

2.2活塞的設(shè)計

和氣缸及氣缸蓋等零件共同組成密閉的燃燒室空間是活塞的主要功能。承受氣缸內(nèi)氣體的機械應(yīng)力和熱應(yīng)力，并將其傳遞給連桿；活塞材料應(yīng)該要求密度較??；熱膨脹系數(shù)低，以次來減小活塞與氣缸壁的間隙，保證工作的順利進(jìn)行；有吸熱能力，熱傳導(dǎo)系數(shù)應(yīng)教大，以減低活塞頂部和環(huán)區(qū)的溫度；耐熱性高，滿足高溫條件下仍能發(fā)揮材料的功效；良好的減摩性能與耐磨耐蝕性能。

2.3活塞環(huán)的設(shè)計

活塞環(huán)主要用來密封氣缸和散熱，靠氣體本身的彈性以及在氣缸內(nèi)氣體壓力的作用下面緊貼于氣缸壁和環(huán)槽表面實現(xiàn)的。使高溫高壓的燃?xì)饷芊庠谝欢ǖ臍飧卓臻g內(nèi)是活塞環(huán)的主要功能。

2.4關(guān)鍵零件修理技術(shù)中存在的問題

2.4.1活塞的修理

活塞傳統(tǒng)的修理方法是采用局部修理。修理過程中由于人工手工打磨不可能將活塞頂部受損的深層部位徹底消除。由于手工焊接會對焊接造成一定影響，一定程度上會改變焊接零件的形態(tài)。此外由于無法完全去除活塞疲勞層的金屬，因此需多次修理，給人們造成很大麻煩。

2.4.2氣缸的修理

船用柴油機氣缸蓋損害的主要原因是在應(yīng)力集中的地方出現(xiàn)裂紋，而且面臨一部分裂紋因其存在的特定環(huán)境而無法修理，損害了零件的完整性，影響其性能的發(fā)揮。

2.4.3排氣閥的修理

柴油機排氣閥的修理需要采用堆焊技術(shù)，但易出現(xiàn)氣孔缺陷，反復(fù)的修理完善需增加額外費用。

2.4.4曲軸的修理

目前，主要采用金屬電弧噴涂、埋弧自動堆焊、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊、鍍鐵等工藝對曲軸進(jìn)行修理。但這幾種修理工藝只對中小曲軸修理有效果，因船用柴油機大型曲軸的修復(fù)難度大，所以 在曲軸修理方面扔面臨許多困難。

3.總結(jié)

船用柴油機關(guān)鍵零件在整個船只運作中起著至關(guān)重要的作用。確保柴油機關(guān)鍵零件的質(zhì)量安全為順利發(fā)展航運業(yè)提供了保障。柴油機性能的安全直接關(guān)系到營運船舶的經(jīng)濟性和安全航行。通過專業(yè)化修理技術(shù)對關(guān)鍵零部件維修來提高柴油機零部件的工作性能，保證船只的順利運行，來促進(jìn)航運的發(fā)展。目前，我們在對船用柴油機關(guān)鍵零件的設(shè)計修復(fù)方面仍存在一些問題，轉(zhuǎn)特工作人員也缺乏一定的專業(yè)技能和工作經(jīng)驗，我們應(yīng)積極學(xué)習(xí)，應(yīng)用科技，提高生產(chǎn)水平，精良縮小誤差，做到專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。縮小與世界發(fā)達(dá)國家間的差距，為我過航海事業(yè)做貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳桂濤，魏海軍.船用柴油機排氣閥的斷裂失效分析[J].金屬熱處理，2007年04期

[2]吾凱，趙玉梅.等離子噴焊在排氣閥修復(fù)上的應(yīng)用[J].機電工程技術(shù)，2001年04期

[3]陳湘君.船用柴油機關(guān)鍵零部件修理技術(shù)研究[D].上海海事大學(xué)，2005年

[4]王洪鋒.船用智能化柴油機熱力參數(shù)監(jiān)測與診斷技術(shù)研究[D].武漢理工大學(xué)，2008年

[5]葉斌，張延亭，梁剛，林琳，李新才，陳志忠.船用柴油機數(shù)字化協(xié)同設(shè)計方法研究[J]. 柴油機，2010（04）

[6]張堅.船用柴油機研發(fā)與CAE技術(shù)的應(yīng)用[J].上海造船，2009（01）.