汽車(chē)鋁合金缸體破裂的粘接修復(fù)

牛芳芳

（西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710089）

發(fā)動(dòng)機(jī)是由汽缸體和汽缸蓋2大部分組成、通過(guò)螺栓相互連接起來(lái)的。近年來(lái)，鋁合金的缸體使用越來(lái)越普遍，因?yàn)殇X合金缸體質(zhì)量較輕，導(dǎo)熱性良好，冷卻液的容量可縮?。粏?dòng)后，缸體很快達(dá)到了工作溫度，并且和鋁活塞熱線脹系數(shù)完全一樣，受熱后間隙變化較小，減少了沖擊噪聲和機(jī)油消耗，而且與鋁合金缸蓋熱膨脹相同，工作時(shí)可降低冷熱沖擊所產(chǎn)生的熱應(yīng)力。由于種種原因，缸體在使用過(guò)程中容易產(chǎn)生裂紋而發(fā)生滲漏，采用合適的粘接修復(fù)方法進(jìn)行修補(bǔ)，可達(dá)到修復(fù)效果較好、工藝操作簡(jiǎn)單和安全性較高的目的。

1 鋁合金缸體破裂的原因分析[1]

（1）冬季，汽車(chē)水箱里加的是水，沒(méi)有加防凍液，外面溫度過(guò)低，缸體里面的水凍住了，把缸體撐裂了。

（2）汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缺水，導(dǎo)致機(jī)體溫度過(guò)高，為了降溫，開(kāi)蓋以后直接加入過(guò)多冷水或者往發(fā)動(dòng)機(jī)上潑冷水，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)缸體被激，產(chǎn)生裂紋。

（3）事故中遭受猛烈撞擊，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)缸體產(chǎn)生裂紋。

（4）拆裝維修不當(dāng)，造成缸體受力不均或受到撞擊而產(chǎn)生裂紋。

（5）鋁合金材料的內(nèi)部缺陷、應(yīng)力集中以及長(zhǎng)時(shí)間鋁合金銹蝕等原因造成缸體產(chǎn)生裂紋。

綜上所述，環(huán)境因素、操作不當(dāng)、意外事故及缸體材料缺陷及銹蝕均能導(dǎo)致缸體的破裂。

2 鋁合金缸體破裂的粘接修復(fù)工藝

2.1 判斷修復(fù)部位

將染色滲透探傷劑噴射于被懷疑有裂紋的表面，裂紋最終以一條鮮亮的紅線顯示在白色的顯像劑背景上[2]，此方法可準(zhǔn)確地判斷汽車(chē)缸體裂紋的部位，以便于后面的粘接修復(fù)工藝的進(jìn)行。

2.2 表面處理[3，4]

鋁合金缸體長(zhǎng)期使用，表面難免有很多油污、灰塵等，另外，鋁合金缸體表面因容易氧化而被一層自然形成的無(wú)定形氧化膜所覆蓋。為了取得良好的粘接效果，應(yīng)對(duì)鋁合金缸體裂紋表面進(jìn)行脫脂、打磨粗化和浸蝕等處理。

（1）用甲乙酮與三氯乙烯混合溶劑進(jìn)行脫脂，以除去裂紋處的油污，混合溶劑的配比一般為1∶1，另外脫脂需在粗化和浸蝕前進(jìn)行，否則在打磨粗化時(shí)會(huì)將油污滲入表面溝槽，不易去除。

（2）用砂布打磨粗化，粗糙度應(yīng)適當(dāng)，不易過(guò)度，否則影響粘接效果。

（3）將浸蝕液用壓力噴槍噴淋在裂紋表面6～10 min以達(dá)到浸蝕的目的。浸蝕液的配方如表1所示。

表1 浸蝕液的配方Tab.1 Formulation of etching solution

配制過(guò)程中應(yīng)注意各個(gè)組分加入的順序，先將重鉻酸鈉溶于水中，再將濃硫酸慢慢加入，然后不斷攪拌，不可顛倒順序，以免發(fā)生危險(xiǎn)。

（4）用60℃左右的自來(lái)水沖洗，并干燥。

2.3 粘接原材料選擇[3，4]

通過(guò)分析汽車(chē)缸體的使用環(huán)境及破裂原因，本研究選用韌性及耐水性較好的環(huán)氧-聚硫膠和無(wú)堿無(wú)蠟玻璃纖維布作為粘接的主要原材料，同時(shí)選用290厭氧膠與環(huán)氧-聚硫膠配合使用。

2.3.1 配制環(huán)氧-聚硫膠

環(huán)氧-聚硫膠粘劑的配方如表2所示。按表2配方準(zhǔn)確稱(chēng)量各組分材料，按一定順序加入各組分進(jìn)行膠粘劑的配制。

表2 環(huán)氧-聚硫膠的配方表Tab.2 Formulation of epoxy-polysulfide rubber adhesive

2.3.2 玻璃纖維布的準(zhǔn)備

采用含有機(jī)硅烷類(lèi)偶聯(lián)劑的乙醇溶液對(duì)玻璃纖維布進(jìn)行表面處理，以提高玻璃布與改性環(huán)氧膠的黏附性。而后將處理過(guò)的玻璃布在烘箱中烘干，再按裂紋修復(fù)的工藝要求，剪裁玻璃布備用。

2.4 粘接修復(fù)過(guò)程

在處理過(guò)的汽車(chē)缸體裂紋2端鉆上直徑約為3～4 mm的止裂孔，深度超過(guò)裂紋的深度，用丙酮清洗裂紋處，而后將290厭氧膠滴于裂紋處，使其滲入裂紋內(nèi)，多余膠用丙酮擦除。開(kāi)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)將缸體預(yù)熱到40～50℃，之后涂覆配制的環(huán)氧-聚硫膠，每涂一次貼上一層玻璃纖維布，總共貼2到3層玻璃纖維布，每層應(yīng)充分用膠浸透，最外面用環(huán)氧-聚硫膠封平。先室溫放置2～3 h后，再開(kāi)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)升溫至80℃固化1 h[3]。

2.5 修整與后處理

用丙酮擦去裂紋處多余的膠，并對(duì)裂紋修復(fù)處進(jìn)行進(jìn)一步的修整和處理。

3 修復(fù)質(zhì)量檢測(cè)

向汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的水套內(nèi)以343～441 kPa的氣壓壓水，并保持5～10 min，觀察壓力表的數(shù)值，若壓力在此段時(shí)間內(nèi)不下降，說(shuō)明缸體的裂紋粘接修復(fù)效果較好。

4 結(jié)語(yǔ)

汽車(chē)缸體裂紋采用粘接修復(fù)比傳統(tǒng)的焊補(bǔ)工藝更加簡(jiǎn)單，安全性更高，修復(fù)效果較好。在粘接修復(fù)工藝過(guò)程中，工藝條件、環(huán)境條件及操作者的技術(shù)均會(huì)影響粘接修復(fù)的效果，所以在粘接修復(fù)過(guò)程中要嚴(yán)格控制各種因素，以達(dá)到良好的修復(fù)效果。