裝載機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體裂紋粘接修復(fù)技術(shù)探討

胡旭

摘要：裝載機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)體是一個(gè)大型鑄件，性脆并且容易產(chǎn)生氣孔，在長時(shí)間的沖擊與震動(dòng)作用下，容易出現(xiàn)應(yīng)力集中情況，長此以往，便會(huì)造成氣缸體開裂，不利于發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至危及相關(guān)作業(yè)安全。因此，當(dāng)發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體裂紋后，需即刻進(jìn)行修復(fù)處理。本文圍繞某型號(hào)轉(zhuǎn)載機(jī)，就其發(fā)動(dòng)機(jī)缸體裂紋的粘接修復(fù)技術(shù)作一剖析，望能為此領(lǐng)域操作研究提供些許借鑒。

關(guān)鍵詞：裝載機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī);粘接修復(fù);缸體裂紋

中圖分類號(hào)：TG4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）08-0046-02

0? 引言

某型號(hào)裝載機(jī)在長時(shí)間保持運(yùn)行狀態(tài)后，發(fā)動(dòng)機(jī)第五缸的缸體裙部兩側(cè)處，出現(xiàn)明顯的裂紋。伴隨發(fā)動(dòng)機(jī)的不斷且越發(fā)強(qiáng)烈的振動(dòng)，裂紋呈現(xiàn)為向上擴(kuò)大的走勢(shì)，尤其是右邊的裂紋，長度達(dá)到了16cm，而左側(cè)稍短（10cm）。因存在著裂紋，機(jī)油會(huì)沿著裂紋而不斷向外滲漏，因而會(huì)增加經(jīng)濟(jì)損失。通過將更換新缸體的成本對(duì)比于缸體修復(fù)的成本及工藝，最終決定修復(fù)缸體。

需要指出的是，因左、右側(cè)的裂紋均在第五缸缸體裙部出現(xiàn)，通過與其它型號(hào)車的實(shí)際使用情況進(jìn)行比較，從中發(fā)現(xiàn)，此車的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體在此處存在鑄造缺陷（疏松孔隙等），受發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的各種應(yīng)力的影響，鑄造缺陷持續(xù)擴(kuò)大且彼此連通，最終便形成了裂紋。如果選擇更換，費(fèi)用高，由于需要進(jìn)口，因而有著較長的周期。所以，采取粘接修復(fù)，現(xiàn)就此探討如下。

1? 缸體裂紋出現(xiàn)的原因分析

針對(duì)裝載機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體材料而言，一般采用的是灰鑄鐵，只是型號(hào)不同。針對(duì)此種材料而言，其特定主要有：

①強(qiáng)度較高，耐磨性突出;

②耐熱性突出，能夠抵抗幅度較大的震動(dòng);

③能夠承受一定的壓力與彎曲應(yīng)力。但需要指出的是，此種材料也存在不足，即可塑性差，易產(chǎn)生明顯的內(nèi)應(yīng)力。

裝載機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體之所以會(huì)出現(xiàn)裂紋，原因主要有如下方面：

①在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體進(jìn)行制造時(shí)，沒有開展規(guī)范化、科學(xué)化的人工處理，以致實(shí)際使用中發(fā)生缺陷，整體質(zhì)量仍需不斷提升;

②在低溫狀態(tài)下，缸體易被凍裂而引發(fā)裂紋，此外，當(dāng)遭受撞擊后，同樣會(huì)有裂紋產(chǎn)生;

③發(fā)動(dòng)機(jī)缸體當(dāng)中的曲軸、活塞存在安裝缺陷，在維修時(shí)未能嚴(yán)格依照規(guī)定來操作，暴力施工，從而造成缸體開裂。這些情況都是造成缸體裂紋的常見原因，因此，需采取切實(shí)措施，加以預(yù)防與處理。

2? 修復(fù)方法

通過對(duì)相關(guān)資料進(jìn)行查閱得知，現(xiàn)階段，比較常用的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體裂縫修復(fù)工藝有兩種，其一為粘接法，其二是焊接法;對(duì)于這兩種方法而言，其無論是在操作工藝上，還是在實(shí)施成本上，再或者是在難易程度、修復(fù)效果上，均各有利弊。所以，本文根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況，對(duì)比、論證了這兩種修復(fù)工藝的優(yōu)、缺點(diǎn)。

2.1 焊接法

由于發(fā)動(dòng)機(jī)缸體所采用材料多為灰鑄鐵，根據(jù)當(dāng)前所呈現(xiàn)出的裂紋狀況，可選用焊接法來進(jìn)行修復(fù)。依據(jù)焊接工藝的基本要求，可根據(jù)現(xiàn)實(shí)需要，選用鎳基鑄308焊條;但需強(qiáng)調(diào)的是，此焊條在實(shí)際使用中，對(duì)工藝有著比較高的要求，通常需要在特定溫度下（120℃）進(jìn)行一定時(shí)間的烘烤（1～2h），然后方能使用，需用到設(shè)備烘烤箱;此外，在實(shí)際焊接時(shí)，以及完成焊接后，需采用專業(yè)手段、要求專業(yè)技術(shù)人員來處理焊接所產(chǎn)生的應(yīng)力。而受限于維修條件、維修設(shè)備，許多維修現(xiàn)場難以滿足此種焊接的工藝要求，稍有疏忽或不當(dāng)，便有可能出現(xiàn)裂縫越焊越長的情況，因而難以從根本上保障焊接質(zhì)量，有著比較高的操作風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 粘接法

對(duì)于此種方法而言，同樣是現(xiàn)階段比較常用的一種裂紋修復(fù)手段。通常情況下，可依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體材料與性質(zhì)，采用國產(chǎn)或是進(jìn)口的鑄鐵修補(bǔ)劑來實(shí)施粘接。針對(duì)鑄鐵修補(bǔ)劑來講，其實(shí)際是由多種合金材料與改性增韌熱樹脂實(shí)施復(fù)合而制成的一種性能優(yōu)異的聚合金屬材料，現(xiàn)階段，國產(chǎn)比較常用的是TS111鑄鐵修補(bǔ)劑（天山可賽新），而進(jìn)口較常用的是得富鑄鐵修補(bǔ)劑（美國）。針對(duì)鑄鐵修補(bǔ)劑修復(fù)工藝而言，其操作比較簡便，而且還有著不錯(cuò)的施工工藝性，此外，在固化之后，還可實(shí)施機(jī)械加工。本文不僅將修復(fù)工藝實(shí)施的難易程度考慮在內(nèi)，而且還將鑄鐵修補(bǔ)劑的采購周期也考慮在內(nèi)，最終決定用國產(chǎn)天山可賽新TS111鑄鐵修補(bǔ)劑來修復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的裂紋。

3? 修復(fù)工藝

3.1 前期準(zhǔn)備工作

首先采用砂輪或者是手銼，打磨需要修復(fù)的部位，將表面的毛刺去掉，直到能夠觀察到缸體本色;然后選用1755EF型清潔劑（與鑄鐵修復(fù)劑相配套）把需要修復(fù)的部位進(jìn)行徹底清洗，干凈之后，用棉簽對(duì)油垢等雜質(zhì)進(jìn)行擦拭。另外，要想將發(fā)動(dòng)機(jī)缸體裂紋有效解決掉，需采用科學(xué)且實(shí)用的缸體裂紋檢測(cè)方法，且在采用修補(bǔ)工藝時(shí)，先開展焊接預(yù)處理，通常情況下，可從如下方面著手：①需要對(duì)缸體裂紋的具體位置給予明確。需要清理缸體表面，不管是鐵銹還是油垢，均需要做好徹底清理，以此使缸體始終處于潔凈狀態(tài)，將金屬本體露出。然后依據(jù)現(xiàn)實(shí)狀況，選擇恰當(dāng)方法來對(duì)裂紋的具體位置進(jìn)行明確。比如可采用煤油試驗(yàn)法，即準(zhǔn)備適量煤油，然后把缸體浸泡在煤油當(dāng)中，時(shí)間應(yīng)超過10min。完成浸泡后，把缸體擦干凈，將表層露出來，然后涂一層高嶺土，如果缸體存在裂紋，那么裂紋處的煤油便會(huì)被涂粉吸收，因而能夠?qū)撹F裂紋位置準(zhǔn)確判斷出來。②超聲波探傷法。此方法實(shí)際就是利用超聲波技術(shù)，如果缸體有裂紋存在，超聲波便會(huì)在對(duì)缸體金屬進(jìn)行撞擊時(shí)，自動(dòng)返回。通常來講，探傷鑄鐵時(shí)均選頻率為0.4～1.5兆赫茲的超聲波探傷儀器。③水壓實(shí)驗(yàn)法。針對(duì)此檢測(cè)方法而言，實(shí)際就是將氣缸蓋、襯墊裝在汽缸體上，在進(jìn)水口處將水壓機(jī)儲(chǔ)水罐接入，并堵在其他水道口處，然后開展水壓測(cè)試，時(shí)間為10分鐘，如果缸體存在裂紋，那么此部位會(huì)有水珠出現(xiàn)。④磁粉探傷法。此方法采用后，如果有裂紋，那么磁力線方向便會(huì)有偏移，可依據(jù)磁粉紋路對(duì)裂紋的位置進(jìn)行判斷。

3.2 對(duì)裂紋部位及端點(diǎn)予以明確，進(jìn)行止裂孔的加工

為了防止裂紋繼續(xù)擴(kuò)大，需要在裂紋的頂端位置，進(jìn)行止裂孔的加工，所以，將裂紋的端部給予明確，尤為重要。受多種因素的影響與限制，筆者找到一些鐵粉與1塊強(qiáng)力磁鐵，把磁鐵貼在缸體內(nèi)壁的裂紋處，然后將鐵粉覆蓋在缸體外側(cè)的裂紋上。依據(jù)磁力同相相斥的基本原理，沿裂紋會(huì)產(chǎn)生明顯的同相磁極，此時(shí)，鐵粉會(huì)沿著裂紋而分布，而對(duì)于那些沒有裂紋的地方，會(huì)呈現(xiàn)出均勻分布的狀態(tài)。還需說明的是，依據(jù)此種特性，本文將裂紋所對(duì)應(yīng)的端部加工止裂孔準(zhǔn)確的找了出來，為后續(xù)操作提供了切實(shí)便利。

3.3 對(duì)站接坡口進(jìn)行加工，且進(jìn)行粗化、清潔處理

當(dāng)完成止裂孔的加工工作后，采用事先準(zhǔn)備好的手砂輪，沿裂紋方向進(jìn)行坡口的加工，而對(duì)于坡口的寬度、深度而言，可依據(jù)鑄鐵修補(bǔ)劑的說明書來設(shè)定。為了能夠最大程度發(fā)揮修補(bǔ)劑的附著力，使其與缸體母材更好的粘合在一起，需在完成坡口加工后，粗化處理涂抹鑄鐵修補(bǔ)劑的區(qū)域，然后進(jìn)行徹底清潔。因右側(cè)有著比較長的裂紋，依據(jù)產(chǎn)品的使用說明，需要在與裂紋相垂直的方向，即在裂紋拐角處，進(jìn)行拉鉚孔的加工，實(shí)施加固處理;與此同時(shí)，為了得到更好的粘接效果，在裂紋初段，沿著垂直方向，加工拉鉚孔，進(jìn)行配套的加固處理。

3.4 進(jìn)行鑄鐵修補(bǔ)劑的涂抹

依據(jù)既定修復(fù)方案將上述步驟完成后，便可在裂紋坡口位置處，實(shí)施第四步，即進(jìn)行修補(bǔ)劑的涂敷。依據(jù)可賽新TS111鑄鐵修補(bǔ)劑說明書A膠與B澆的混合比例，按照體積比A：B=4：1，或者質(zhì)量比A：B=7：1，把TS111鑄鐵修補(bǔ)劑的A膠與B澆充分混合;當(dāng)此操作完成后，便可在坡口位置處，對(duì)待修部位進(jìn)行逐層涂敷，且用事先準(zhǔn)備好的工具，把涂敷的膠壓實(shí)并抹平，為后續(xù)加熱、保溫及固化操作提供便利。

3.5 加熱、保溫及固化

當(dāng)將修補(bǔ)劑涂敷完成后，最后一步便為固化。依據(jù)相關(guān)要求，采用碘鎢燈對(duì)修補(bǔ)的部位實(shí)施加熱，使其溫度在40～60℃之間，并保溫>20小時(shí)。此操作完成后，TS111修補(bǔ)劑便能夠?qū)崿F(xiàn)徹底固化，且與缸體之間牢固粘接。此步驟看上去比較簡單，但是決定著修復(fù)效果，若在粘接之后沒有進(jìn)行保溫，那么固化效果便不理想，修復(fù)劑的效用無法徹底發(fā)揮。

在將修補(bǔ)劑涂敷完成之后，筆者還依據(jù)說明書，對(duì)涂敷部位進(jìn)行了加熱、保溫與固化處理，時(shí)間為24小時(shí)，吊裝發(fā)動(dòng)機(jī)，依據(jù)安裝技術(shù)要求，把發(fā)動(dòng)機(jī)裝配至原裝載機(jī)上。當(dāng)將裝配工作完成之后，將發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，使其運(yùn)轉(zhuǎn)>2小時(shí)（空載狀態(tài)下），然后停機(jī)，檢測(cè)修復(fù)部位，未發(fā)現(xiàn)有機(jī)油滲漏狀況。然后把此車投入待現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)當(dāng)中，首先讓其輕負(fù)荷作業(yè)，一切正常后，再投入到正常生產(chǎn)作業(yè)當(dāng)中，未發(fā)生機(jī)油滲漏狀況，滿足現(xiàn)場生產(chǎn)需要。

4? 缸體裂紋粘接修復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

采用鑄鐵修補(bǔ)劑來發(fā)動(dòng)機(jī)缸體裂紋實(shí)施修復(fù)性粘接，乃是本單位的重要嘗試，通過對(duì)粘接技術(shù)的合理化應(yīng)用，從中發(fā)現(xiàn)其主要有如下優(yōu)勢(shì)：

①工藝簡單，有助于降低成本及設(shè)備經(jīng)濟(jì)效益的提升;

②較輕的結(jié)構(gòu)質(zhì)量，較小的應(yīng)力集中，省去了應(yīng)力處理過程;

③借助粘接技術(shù)，可以減小對(duì)原缸體的破壞性，若首次粘接效果不理想，還可根據(jù)實(shí)際需要，實(shí)施二次粘接，或者是對(duì)修復(fù)工藝進(jìn)行更換;

④對(duì)患者有著較小的污染，只要能夠?qū)⑹Ｓ嗟男扪a(bǔ)劑處理好，便不會(huì)污染周圍環(huán)境。該裝載機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)通過粘接修復(fù)之后，狀況良好，震動(dòng)情況得到明顯減輕，運(yùn)作至今，發(fā)動(dòng)機(jī)沒有出現(xiàn)異?；蚵┯颓闆r，為企業(yè)節(jié)省了許多成本，創(chuàng)造了不錯(cuò)效益。另外，通過此次修復(fù)操作，還從中掌握了許多新穎技術(shù)，積累了操作經(jīng)驗(yàn)，這些對(duì)于今后的粘接修復(fù)操作，奠定了基礎(chǔ)。

5? 結(jié)語

綜上，裝載機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體之所以會(huì)出現(xiàn)裂紋，主要是因?yàn)樵O(shè)備長時(shí)間處于腐蝕、高溫環(huán)境中所致，通過粘接修復(fù)技術(shù)的合理使用，能夠較好的對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體裂紋進(jìn)行修復(fù)，使發(fā)動(dòng)機(jī)保持正常、高效的運(yùn)作狀態(tài)，降低成本投入，提高運(yùn)作效益。但需要指出的是，粘接修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用，需要根據(jù)裂紋的實(shí)際情況來選用，如果裂紋較大或已喪失修復(fù)必要，便需要及時(shí)更換，以免對(duì)裝載機(jī)正常使用造成影響。

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