氣缸蓋裂紋產(chǎn)生的原因分析與修理

韓秀奇　王麗秀　單術(shù)梅

氣缸蓋的主要作用是將氣缸體的上部封閉。它的凹面是燃燒室的主要部分。氣缸蓋具有容納燃燒、安置水套、發(fā)散熱量、調(diào)節(jié)溫差等作用。氣缸蓋在很高的燃?xì)鈮毫蜔釕?yīng)力作用下工作，同時(shí)承受氣缸蓋螺栓預(yù)緊力的作用，機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力都較大，而且結(jié)構(gòu)又十分復(fù)雜。各部位溫差大，尤其是進(jìn)、排氣道和噴油器之間水道較窄，熱應(yīng)力更大。因此，氣缸蓋一般容易在三角區(qū)產(chǎn)生裂紋。

1.故障現(xiàn)象

高壓氣體竄入水箱，致冷卻水中有氣泡逸出；排氣管冒白煙或排水；柴油機(jī)功率下降、工作不穩(wěn)定并發(fā)出異常聲響，啟動(dòng)困難；柴油機(jī)外部漏水。

2.主要原因

氣缸蓋產(chǎn)生裂紋的根本原因是熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力周期性的作用。在交變的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力的作用下，將產(chǎn)生疲勞裂紋，從而導(dǎo)致氣缸蓋裂紋。具體分析氣缸蓋產(chǎn)生裂紋主要有以下幾個(gè)方面原因：

（1） 材料和工藝上的原因。氣缸蓋材料選擇不當(dāng)，質(zhì)量不符合要求，鑄造時(shí)沒有很好地消除鑄造應(yīng)力，從而導(dǎo)致零件內(nèi)部有缺陷，使氣缸蓋在工作時(shí)容易產(chǎn)生裂紋。

（2）使用管理不當(dāng)。柴油機(jī)在缺水過熱時(shí)，突然加注冷水或無水啟動(dòng)柴油機(jī)，溫度升高后再加冷水；或在冷態(tài)下急劇加熱（柴油機(jī)啟動(dòng)后不暖機(jī)又急劇增加負(fù)荷）。由于缸蓋溫度冷熱劇變產(chǎn)生裂紋。供油時(shí)間不對(duì)，產(chǎn)生早燃或爆燃，造成缸蓋溫度過高等，致使缸蓋熱脹冷縮而產(chǎn)生裂紋。寒冷季節(jié)，停車熄火后，馬上放掉冷卻水或沒有放凈，使缸體和缸蓋由熱驟變冷或因剩余冷卻水而凍裂。經(jīng)常使用減壓柄停車，使柴油機(jī)在高溫下吸入大量冷空氣，導(dǎo)致氣缸蓋壁薄的部位突冷收縮而開裂。

（3）維修安裝不當(dāng)。氣缸墊安裝不當(dāng)，使氣缸蓋與缸體之間的水道孔位不對(duì)，水流不通，從而造成局部高溫裂紋。氣缸蓋螺栓沒有按規(guī)定順序、規(guī)定扭矩?cái)Q緊，或各螺栓擰緊程度不一致，造成缸蓋、缸體受力不勻而產(chǎn)生裂紋。

（4）氣缸蓋水套內(nèi)水垢太厚，降低了冷卻效果或柴油機(jī)長(zhǎng)時(shí)間在高負(fù)荷條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，柴油機(jī)溫度過高，引起局部更大的熱應(yīng)力集中，加速裂紋的產(chǎn)生。

3. 氣缸蓋裂紋檢測(cè)

（1）使用著色滲透劑檢查：把缸蓋浸入煤油或煤油的著色溶液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%煤油、30%變壓器油、5%松節(jié)油加少量紅丹油）中，2 h后取出，擦干表面油跡，涂以薄層漿狀白粉，然后烘干，如有裂紋會(huì)顯示黑色（或有色）線條。

（2）水壓檢驗(yàn)：將氣缸蓋和襯墊裝在氣缸體上，用一蓋板裝在氣缸體的前壁上，并用水管與水壓機(jī)相通，將其它水道口密封，然后將水壓入氣缸體和氣缸蓋內(nèi)。其要求是：在200～400 kPa的水壓下，保持不少于5 s的時(shí)間，應(yīng)不出現(xiàn)任何滲漏現(xiàn)象，如果有水滲出即該處有裂紋。

（3）油壓試驗(yàn)：將汽油或煤油注入氣缸體和氣缸蓋的水套內(nèi)，經(jīng)過半小時(shí)，檢查有無滲漏現(xiàn)象。

（4）氣壓試驗(yàn)：采用氣壓試驗(yàn)檢查時(shí)，氣缸蓋必須浸入水中，從冒出水面的氣泡來檢查裂紋的位置?？梢杂?38～207 kPa的壓縮空氣通過要檢查的通道，保持壓力持續(xù)時(shí)間為30 s，檢查在這一時(shí)間內(nèi)有無漏氣現(xiàn)象發(fā)生。

4.修理方法

修理有裂紋的氣缸蓋，要根據(jù)裂紋的大小、產(chǎn)生的部位和氣缸蓋的材質(zhì)而定。通過各種檢驗(yàn)，一旦發(fā)現(xiàn)氣缸蓋底面和其他部位有裂紋時(shí)，不管是多么細(xì)小的裂紋，都要用鉗工銼、砂輪或油石等工具進(jìn)行徹底清除，否則這些小裂紋就會(huì)很快擴(kuò)展，以致裂穿。對(duì)于氣缸蓋上的細(xì)小裂紋，經(jīng)過處理可以徹底消除的，可以繼續(xù)使用。如果裂紋比較嚴(yán)重，則只能更換新的氣缸蓋。下面介紹用電弧冷焊的方法修理氣缸蓋氣門口間的裂紋：

（1）焊前準(zhǔn)備。將氣缸蓋的附件拆下，用汽油或堿水將氣缸蓋清洗干凈。仔細(xì)地找出裂紋，并判斷其深度。開坡口，在刨床上開出平底或圓弧狀的坡口。

（2）施焊。①可采用Z308、Z408、Z508直徑3.2 mm的焊條，焊前烘干；交直流焊機(jī)均可，如用直流焊機(jī)采用正極接法，電流80～100 A。②分層堆焊法。一般多采用四層或多層，采用平焊位置，一端起弧，另一端終止。焊道長(zhǎng)度每次25～30 mm左右。第二道從上次止弧端起弧，焊至第一次起弧端，采用順向焊，在引弧板上引弧后移向焊口。采用中等弧長(zhǎng)，焊條角度約60°～75°，焊層厚約3～4 mm。第二層、第三層焊道向側(cè)壁傾斜一定角度，使電弧微向上跳，避免電弧直接吹鑄鐵，減少基體熔深。第四層可用逆向焊，焊條可作左右擺動(dòng)。每層焊后，要用圓頭小錘迅速地輕輕敲擊焊道，消除應(yīng)力，并等到工件冷卻到室溫再行起焊。

（3）氣缸蓋焊后質(zhì)量檢查。焊修后的氣缸蓋要經(jīng)過水壓試驗(yàn)，在0.3～0.4 MPa的壓力下，3min不漏不滲為合格。檢查平面的翹曲度，不得大于0.15 mm。

（4）氣缸蓋焊后機(jī)械加工。氣缸蓋平面翹曲度大于0.15 mm時(shí)，要進(jìn)行銑削。將氣缸蓋放在平面銑床上銑平面，吃刀深度0.25 mm，一次銑成。