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柴油机气缸体裂纹形成原因分析
优质期刊推荐6E390系列柴油机气缸体裂纹的焊接
柴油机气缸盖在安装时,由于各个缸盖螺栓所受拉力不均匀,扭矩超出或未达到标准,致使气缸体产生裂纹或燃气外泄,负荷过高的螺栓在柴油机运行中便会出现拉裂机体的现象。对于小型柴油机来说,出现这种现象的可能性不大,即便出现了,换一个气缸体代价也不会太高。而对于大型柴油机来说则不可能去进行更换,只有焊接才是上策,因为气缸体在柴油机中所占的造价比例通常很大。然而气缸体的材料一般为铸铁或铸铝合金,所以焊接起来非常困难,一旦选择了焊接,如果失败将意味着机体报废。我们曾多次对大型灰口铸铁柴油机气缸体的焊接进行过科学的研究和广泛的试验,并且从中总结出了不少经验。在此列举6E390系列柴油机气缸体的焊接过程,以供大家参考。1灰口铸铁的焊接性分析6E390系列柴油机裂纹主要出现在气缸体螺栓孔附近,该处缸体厚度为15 mm,气缸体为灰口铸铁,其牌号为HT20-40,属于典型的灰口铸铁件,其抗拉强度为205.8 MPa,布氏硬度为HB170~241,因其含碳...&
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柴油机汽缸盖由于在安装时,各个缸盖螺栓所受拉力不均匀,扭矩超出或未达到标准,致使汽缸体裂纹或燃气外泄,负荷过高的螺栓在柴油机运行中便会出现拉裂机体的现象。对于小型柴油机来说,出现这种现象的可能性不大,即便出现了换一个汽缸体代价也不会太高,而对于大型柴油机来说则不可能去进行更换,只有焊接才是上策,因为汽缸体在柴油机中通常所占的造价比例很大。然而汽缸体的材料一般为铸铁或铸铝合金,焊接起来非常困难,一旦选择了焊接,如果失败将意味着机体报废。我们曾多次对大型灰口铸铁柴油机汽缸体的焊接进行过科学的研究和广泛地试验,并且从中总结出了不少经验。在此列举6E390系列柴油机汽缸体的焊接过程,以供大家参考。1灰口铸铁的焊接性分析6E390系列柴油机裂纹主要出现在汽缸体螺栓孔附近,该处缸体厚度为15 mm,汽缸体为灰口铸铁,其牌号为HT20-40,属于典型的灰口铸铁件,其抗拉强度为205.8 MPa,布氏硬度为HB170~241,因其含碳量为2.6...&
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1 补板法补板法主要用于补修裂纹较多、又相对集中 ,或有部分破洞的机体平整外表面。修复的方法是 :①清除裂纹附近准备补板部位的油污、漆皮等物。②用?3～?5mm的钻头在各裂纹的端点钻止裂孔 ,防止裂纹延伸。③选用 2
5～ 3mm的低碳钢板切成补板 ,补板比裂纹周围大 2 0～ 30mm。④沿补板周围钻孔 ,孔距为 15～2 0mm ,孔径?3～?5mm。⑤将补板覆盖在裂纹上 ,使其与气缸体或气缸盖贴合紧密 ,随后以补板为样板在气缸体或气缸盖上钻孔 ,并攻螺纹。⑥用螺钉把补板固定 ,在补板与气缸体或气缸盖之间 ,可垫上一层石棉垫 ,或在两个贴面上涂上红丹油。2
裁丝法这种方法常用于修复单裂纹。其方法是 :①用?3～?5mm的钻头先在裂纹的两端钻出止裂孔 1和 2 (如图 ) ,然后每隔 2～ 4mm钻出孔眼 3、 4。②在钻好的孔眼中攻螺纹。③将紫铜棒螺钉旋入孔中 ,旋入的长度与气缸壁厚度相同 ,然后将紫铜棒截断 ,其断面高...&
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康明斯6BT气缸体属于典型的干式缸套气缸体, 比国内通常所见的同类车用发动机气缸体多了一个水 泵涡壳结构,及六缸缸体中少见的缸体缸盖之间冷却 水通道的铸造过孔(19个)等结构。该气缸体的铸造 难度较大。目前国内已有较多工厂在生产该气缸体, 但大多数沿用了较多的传统工艺方法,及某些不够合 理的工艺方案,铸件合格率偏低。 根据近两年来对6BT气缸体的铸造研究和生产实 践,采用了一些比传统工艺方法有所创新和改进的新 铸造工艺技术,获得良好效果。 1砂芯结构的设计 对于一个具体的气缸体来说,其砂芯结构(主要 是砂芯芯头)的设计合理与否的讨论内容较多,这里 着重讨论以下两个典型方面。 1.,加大芯头结构的应用 传统的砂芯芯头为小芯头结构,其结构特点是砂 芯的芯头沿铸件“内轮廓”延伸而成,如图la所示〕 梦厂 生 于 \派\ “{ :{ 、、Ji 了 一介~ 奋宝否Z王乙至二二忍二万Z名艺:二乙Z泛 才一 ( 、卜 匕止创 (a)传统小芯头...&
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当气缸体、气缸盖产生裂纹时,有以下几种实用、有效的修复方法。1补板法补板法主要用于补修裂纹较多,又相对集中,或有部分破洞的机体,平整外表面。修复的方法是:(1)清除裂纹附近准备补板部位的油污、漆皮等物;(2)用3￣5mm的钻头在各裂纹的端点钻止裂孔,防止裂纹延伸;(3)把2.5￣3mm的低碳钢板切成补板,补板要比裂纹周围大20￣30(4)沿补板周围钻孔,孔距为15￣20mm,孔径为3￣5(5)将补板覆盖在裂纹上,使其与气缸体或气缸盖贴合紧密,随后以补板为样板在气体或气缸盖上钻孔,并攻丝;(6)最后用螺钉把补板固定。在补板与气缸体或气缸盖之间,可垫上一层石棉垫,或在2个贴面上涂上红丹油,效果会更好。2裁丝法这种方法常用于修复单裂纹,其方法是:(1)用φ3￣φ5mm的钻头先在裂纹的两端钻出止裂孔1和2如图1所示,然后每隔2￣4mm钻出孔眼3、4;(2)在钻好的孔眼中攻丝;(3)将紫铜棒螺钉旋入孔中,旋入的长度与气缸壁厚度...&
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1工艺性分析与设计方案确定图1所示气缸体压铸件,材料为ZL106。此铸件形状复杂,属不规则铸件,需要前、后、左、右四个方向抽芯,抽芯机构设计有一定难度。散热片部分型腔受铸件形状的限制,各散热片腔体之间间距小,深度深,使模具型腔制造困难。同时,压铸填充时,由于型腔、压室合金液中的气体来不及全部排出,部分气体被卷入到合金液中,使铸件产生气孔,组织疏松,严重影响铸件气密性,产生废品。考虑到型腔易于加工,便于排气,简化模具结构等诸项要求,设计多片镶片组成模具型腔,并由铆钉连接成一体。镶片间开有排气槽,以保证型腔内的空气顺利排出。为避免开模时损坏工件,确保气缸体质量,同时便于取出余料,故采用定模座板端面Ⅰ和定模套板端面Ⅱ两个分型面[1]。模具结构如图2所示。动模和定模由四根导柱19(导套)导向,保证合模时动模和定模对正;推板26顶料时由三根推板导柱6导向,并由推板导柱端部的螺母限制推板的上极限位置。定模座板11上装有四根拉杆17,每根拉杆...&
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气缸体属于复杂薄壁铸件,是车用发动机上最为复杂的零件之一。其铸铁件通常采用砂型铸造,国内对其铸造工艺方案进行了大量的研究,并取得丰硕成果;但对于一箱两件的气缸体全套铸模的研究相对较少,尚不够成熟。鉴于此,我们根据对西南内燃机配件总厂(以下简称N厂)4108气缸体、在X—SW Z1280B铸造线上内腔尺寸为1200m m×800m m×300m m/300m m的砂箱内一箱两件铸造的全套铸模进行设计制作优化、并取得成功的一些经验,作一简单总结,供同行参考。14108气缸体一箱两件铸造方案的确定4108气缸体铸件的外轮廓尺寸为575m m×387m m×328m m,材料为H T250,主要壁厚为5m m,重量125kg,属于典型的四缸湿式水道气缸体。如图1所示。在N厂4108气缸体铸造方案确定之时,我们了解到华南某大型车用发动机生产厂(以下简称M厂),在与N厂相同的湿型粘土砂型铸造线及相同砂箱尺寸(上箱高度且为350m m)条件下...&
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气缸体与气缸盖的裂纹产生检验与修理
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发动机气缸体与气缸盖裂纹故障诊断与排除
发动机气缸体与气缸盖容易产生裂纹的部位往往与他们的结构有关,不同形式的易出现裂纹的部分各自有它一定的规律性。发动机的气缸体与气缸盖一般是采用灰铸铁、合金铸铁及铝合金铸造的 ,它的结构形状复杂,其工作是在高温、高压、热负荷和交变载荷下进行的。因此气缸体和气缸盖常出现砂眼和裂纹等现象。
气缸体与气缸盖的裂纹故障现象
①发动机排白烟。
②怠速运转时，打开水箱盖看到水箱冒气泡
③缸压低。
气缸体与气缸盖的裂纹故障原因
①气缸体与气缸盖水套壁厚较薄。
②水垢集聚过多而散热不良。
③缸体结冰冻裂、冷热急剧变化、碰撞受振。
④铸造时的残余应力影响。
⑤发动机在高速运转时的惯性、热应力、气缸体受交变应力作用等原因，使水套壁产生裂纹。
⑥气门座\气缸套镶配次数过多,压配工艺不当或过盈量过大
比如： 缸盖的排发动机气缸体与气缸盖容易产生裂纹的部位往往与他们的结构有关,不同形式的发动机易出现裂纹的部分各自有它一定的规律性。发动机的气缸体与气缸盖一般是采用灰铸铁、合金铸铁及铝合金铸造的 ,它的结构形状复杂,其工作是在高温、高压、热负荷和交变载荷下进行的。因此气缸体和气缸盖常出现砂眼和裂纹等现象。
气缸体与气缸盖出现裂纹的原因有 :
( 1) 发动机功率大,转速高 ,在高转速时 ,惯性力 大 ,底板应力大 ,易出现裂纹 。
( 2) 气缸体结构复杂 ,各处壁厚不均衡 ,在一些 薄弱部位 ,刚度低易出现裂纹 。
( 3) 在高转速时 ,曲轴产生振动 ,增加了缸体的 负荷 ,在薄弱部位发生裂纹 。
( 4) 加工部位与未加工部位 ,壁厚不同部位的过 渡处都将产生应力集中。当应力集中与铸造时的残 余内应力叠加时 ,易产生裂纹 。 ( 5) 使用不当 ,如发动机长时间在超负荷条件下 工作 ,则缸体内应力过大 ,造成汽缸体裂纹比率大 。
( 6) 在发动机处于高温状态下突然加入冷水 ,造 成气缸体热应力过大 ,使气缸体产生变形和裂纹 。
( 7) 水套中水垢过厚 ,减小了冷却水的通过 ,同 时由于水垢传热性差 ,了发动机的散热性能 ,特 别是气缸之间 、气门之间的水道阻塞后 ,严重影响它 的散热 ,使局部工作温度升高 ,热应力过大 ,易出现 在严冬季节 ,骤加高温热水而炸裂 。
( 9) 在修理作业中未能严格执行工艺要求 ,如气 缸盖螺栓未能按规定的顺序和扭矩紧固, 紧固力不均匀等 ,从而导致气缸变形和螺栓孔附近产生裂纹 。
气缸体与气缸盖的裂纹故障诊断检查与排除
气缸体、气缸盖等零件的裂纹 ,通常采用水压试验进行检验。
水压试验法
试验方法是将气缸盖及衬垫装在气缸体上,将 水压机出水管接头与气缸前端连接好 ,并封闭所有 水道 ,然后将水压入缸体水套中 , 要求压力为 30 ～ 40 k Pa ,保持 5 mi n ,如气缸 ,气缸盖由里向外有水珠 渗出 ,即表明该处有裂纹。
镶换气缸套 、气门座圈及 气门导管后应再进行一次水压试验。在没有水压机 的情况下 ,可用自来水及气泵将水注入气缸体 、气缸 水套内 。
敲击检验法
另外 ,对缸体还可采取敲击检验方法 。将 气缸体侵入煤油或中片刻 ,取出后将表面擦干 , 撒上一层白垩粉 ,然后用小锤敲击 ,在裂纹处会出现 油痕 。此法适用于金属疲劳裂纹的检验 。 4 气缸体与气缸盖裂纹的修理 气缸体 、气缸盖裂纹与破裂的修理方法有粘结 、 焊接和螺钉填补等 。具体采用那种方法应根据裂纹 的大小 、程度和部位未确定 。
大 部 分 裂 纹 可 采 用 粘 结 法 修 复 。 常采用环氧树脂粘结 , 它具有粘结力强 、收缩性小 、 耐疲劳等优点 , 同时工艺简单 、操作方便 、成本低 。 其主要缺点是不耐高温 ,不耐冲击等 ,而且在下一次 所以 ,除了燃烧室 、气门座附近的高温区以外 ,其余 均可采用此法 。对 于工作温度较高的部位如燃 烧 室 、气门座附近在镶气门座与气门导管前发现成孔 有局部裂纹 ,可采用扣合键无机粘结剂法修理 ,它可 以防止漏水 ,可承受 600 ℃的高温 ,抗压良好 。 对破洞和裂纹集中部位 ,可以采用补板加环氧 树脂 粘结法修理 。用螺钉固定补板 ,其间涂以环氧 树脂以保持其密封 。
焊接可分为冷焊和热焊两种 。热焊时 ,将工件预热到 600 ～ 700 ℃进行焊接 , 焊缝金属冷却缓慢 ,零件冷却时各处温差小 ,不易形 成较大内应力 ,防止了零件产生白口和裂纹 。但是 热焊易产生变形和氧化比较严重,工艺复杂,工人劳 动条件差 。 冷焊一般不预热 ,工艺顺序是 : ①焊前准备 ,彻底清洁油污水垢 , 检查裂纹方向及起至点,用 215 mm钻头沿着裂纹钻一排孔 。注意排孔的起至 点分别超出裂纹两端 4～5 mm ,排孔深度为该处壁 厚的 2/ 3 ,然后修整出 60°～70°的 V 型坡口 ,下部保 持 曲线形状 ,坡口两侧 25 mm 以内的表面用钢丝刷 或 砂布打光 。焊前清除坡口底部裂纹中残留的油污 水 分并烘干 。 ②焊接时 ,用“小电流 、分段 、分层”锤 击 ,以减少焊接应力和变 形 。采 用 直 径 为 215 mm 的铸 607 焊条 ,电流 90 A 且电流极性为直流反接 。 ③焊接时 , 应在室 内 避 风 处 进 行 , 将 工 件 稍 加 预 热 ( 200～500 ℃) 后施焊 ,焊接效果更好 。
堵漏剂堵漏法
堵漏剂是由水玻璃 ,无机聚沉剂 、有机絮凝剂 、 无机填充剂和粘接剂等组成的胶状液体 ,适用于铸 铁或铝缸体所出现的裂纹 、砂眼等缺陷的堵漏 。若 裂纹宽度 、砂眼孔径超过013 mm 时最好不用这种 方法修复 。堵漏剂堵塞裂纹适于细小裂纹或有微量 渗漏时采用 。裂纹长度超过 40～50 mm 时 ,可在裂 纹两端钻 3～4 mm 的限制孔 ,并点焊或攻丝拧上螺 丝 ,防止裂纹扩展 。同时 , 每间隔 30 ～ 40 mm 钻孔 (不钻通) 点焊或攻丝拧上螺钉 ,避免工作中的振动 使裂纹扩展 。
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