某船發(fā)電柴油機主軸瓦孔現(xiàn)場電刷鍍及研磨修復(fù)

劉　勇，朱新河

(大連海事大學(xué)，遼寧 大連　116026)

船舶柴油機在長期運轉(zhuǎn)后或經(jīng)機損事故后，會產(chǎn)生主軸瓦孔尺寸超差、中心線直線度超標(biāo)等現(xiàn)象。如不及時恢復(fù)主軸瓦孔尺寸和中心線直線度，會為后期運行帶來安全隱患。欲將變形的主軸瓦孔恢復(fù)至標(biāo)準(zhǔn)尺寸，需要在孔內(nèi)表面涂覆足夠厚度的覆層后再加工至要求尺寸。目前獲得覆層的方法有堆焊法、熱噴涂法、激光戎覆法、等離子熔覆法、電火花沉積法和電刷鍍法等[1]，加工方法有車間內(nèi)鏜床加工法和便攜式工具現(xiàn)場加工法。現(xiàn)場電刷鍍并利用假軸研磨軸孔可以快速、經(jīng)濟地修復(fù)損壞后的主軸瓦孔。

1　概述

2016年10月，某船在華南某船廠修理，其No.2發(fā)電動機主軸燒瓦，機座主軸瓦孔變形需要修理。該發(fā)電動機為臥式直列機，具體參數(shù)如下：型號，YANMAR 6M200L-UN；額定轉(zhuǎn)速750 r/min；行程260 mm；缸徑200 mm；主軸瓦孔內(nèi)徑170.000 mm，公差0.000～+0.025 mm：主軸瓦蓋螺栓扭緊力矩500 N·m。

某公司以低價中標(biāo)此單工程后，用假軸研磨的方法在機艙內(nèi)現(xiàn)場修理主軸瓦孔，但交付后裝配曲軸時，服務(wù)工程師對曲軸主軸頸與主軸瓦內(nèi)表面接觸情況用著色方法檢查時發(fā)現(xiàn)：2#、5#主軸下瓦局部與對應(yīng)主軸頸呈三角形接觸；3#、4#主軸下瓦基本與對應(yīng)主軸頸不接觸。多次返工無果后，船東聯(lián)系筆者重新對該機體進行檢測并修復(fù)。

2　檢測

技術(shù)人員攜帶磁粉探傷儀、激光自準(zhǔn)儀、內(nèi)徑量表等量具達到現(xiàn)場后重新檢查發(fā)現(xiàn)如下問題。

1)探傷沒有發(fā)現(xiàn)裂紋等缺陷。

2)瓦蓋與機體是齒面嚙合，齒面著色檢測發(fā)現(xiàn)呈局部接觸，接觸率不足50%，需要重新研磨齒面。

3)主軸瓦孔中心線直線度見表1和圖1，主軸瓦孔內(nèi)徑檢測數(shù)據(jù)表2。表2中A1、A2、B1、B2分別代表距離瓦蓋搭口上下各20 mm處的測量點，C1、C2代表重直于瓦蓋搭口方向的測量點。

4)機座上平面度檢測數(shù)據(jù)見表3。

表1　YANMAR 6M200L-UN主軸瓦孔修前中心線直線度　mm

表2　YANMAR 6M200L-UN主軸瓦孔修前內(nèi)徑測量結(jié)果　mm

圖1　YANMAR 6M200L-UN主軸瓦孔修前中心線曲線圖

表3　YANMAR 6M200L-UN 機座上平面的平面度 mm

3　修理方案

根據(jù)CB/T3499-1993《船用柴油機機座修理技術(shù)要求》[2]規(guī)定：修復(fù)后機座全部主軸瓦孔同軸度不大于0.04 mm，相鄰座孔同軸度不大于0.02 mm；機座上平面的平面度在1 000 mm×1 000 mm范圍內(nèi)不大于0.05 mm,全平面內(nèi)不大于0.25 mm。[2]由以上檢測數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)如下問題。

1)瓦蓋齒面沒有處理，接觸率不符合規(guī)范要求，裝機后主軸瓦孔尺寸會在短期內(nèi)產(chǎn)生變形，有安全隱患。

2)主軸瓦孔尺寸輕微超出標(biāo)準(zhǔn)要求。

3)主軸瓦孔中心線直線度超標(biāo)較嚴(yán)重，軸線中間段下沉，這也是主軸瓦與曲軸著色不好的主要原因。

4)機座支撐面平面度在允許范圍內(nèi)。

經(jīng)與船東及輪機管理人員交談得知：前期修理時用的直軸較短僅可以跨4道軸孔，然后分多次逐孔研磨。在機座受損軸線本已下沉的情況下，短軸不能跨過全部主軸瓦孔，只能順著原彎曲的孔心6線研磨，也就不能恢復(fù)主軸瓦孔的直線度了。

鑒于以上因素且在船東堅持繼續(xù)使用假軸研磨修理的情況下，經(jīng)慎重考慮后擬定如下修復(fù)方案：電刷鍍主軸瓦孔內(nèi)表面后用一條足夠長的假軸研磨軸孔，并用激光自準(zhǔn)儀復(fù)查主軸瓦孔中心線直線度。

4　修理過程

根據(jù)檢測結(jié)果和修復(fù)方案，對該機體實施了如下修復(fù)過程。

1)根據(jù)機座長度、主軸瓦孔跨距、主軸瓦孔標(biāo)準(zhǔn)尺寸預(yù)先在車間內(nèi)用厚壁無縫鋼管磨削加工一條直軸。要求直軸長度足以跨過全部主軸瓦孔，且軸徑分為169.83～169.85 mm與169.98～170.00 mm，這兩個尺寸相互間隔交替。

2)機艙內(nèi)現(xiàn)場研磨主軸瓦蓋嚙合齒面，直至齒面接觸率達80%以上。

3)對下沉的主軸瓦孔現(xiàn)場電刷鍍，要求鍍層厚度比下沉量高0.03～0.05 mm。

4)用直軸軸頸為169.83～169.85 mm段配合用研磨砂和機油研磨瓦孔。

5)用直軸軸頸為169.98～170.00 mm段著色檢查瓦孔內(nèi)表面。

6)重復(fù)4)和5)程序直至全部瓦孔的均勻著色。如果有局部低點不能接觸則應(yīng)局部電刷鍍處理，直至合格。

7)安裝軸瓦蓋并按標(biāo)準(zhǔn)力矩扭緊螺栓，再次測量主軸瓦孔內(nèi)徑。測量時應(yīng)注意密集多點測量。

8)根據(jù)測量結(jié)果，孔徑大的則電刷鍍上軸瓦蓋內(nèi)表面，孔徑小的則研磨上軸瓦蓋，可以將軸瓦蓋拆下扣在直軸上研磨，直至安裝后測量合格。

9)自檢合格后主軸瓦孔內(nèi)表面刷鍍快鎳硬化層。

10)成品中心線直線度要求。全部軸瓦孔同軸度不大于0.02 mm,相鄰軸瓦孔同軸度不大于0.01 mm。修復(fù)過程圖片見圖2。

(a)假軸著色檢查主軸瓦孔　　　(b)假軸研磨主軸瓦孔圖2　假軸研磨修復(fù)主軸瓦孔過程

5　成品檢測

成品后松開軸瓦蓋螺栓，清潔后重新安裝并按標(biāo)準(zhǔn)力矩扭緊螺栓，用激光自準(zhǔn)儀檢測主軸瓦孔中心線直線度見表4和圖3，主軸瓦孔成品檢測數(shù)據(jù)見表5。

服務(wù)工程師再次著色檢查主軸瓦外圓與主軸瓦孔內(nèi)表面、主軸瓦內(nèi)圓與曲軸主軸頸外表面的接觸情況：著色均勻，軸頸與軸瓦均勻接觸，驗收合格。

表4　YANMAR 6M200L-UN主軸瓦孔修后中心線直線度　mm

表5　YANMAR 6M200L-UN主軸瓦孔修后內(nèi)徑測量結(jié)果　mm

圖3　YANMAR 6M200L-UN主軸瓦孔修后中心線曲線圖

6　結(jié)束語

用假軸研磨修復(fù)主軸瓦孔有很多局限性，一般僅適用于小型機器且損傷不嚴(yán)重時的修理，而且效率低下、精度很難控制、對操作人員的手工技能要求很高。在受客觀條件限制必須使用假軸研磨時，應(yīng)注意以下3點。

1)直軸長度盡可能跨總瓦孔數(shù)量的2/3以上，如能跨全部瓦孔更好。

2)直軸要盡可能輕便的同時要有足夠的剛度，保證其在加工、運輸和使用過程中不會產(chǎn)生變形。

3)在條件允許的情況下盡量使用激光設(shè)備檢測主軸孔中心線直線度以保證修復(fù)后的質(zhì)量。