发动机汽缸盖有裂纹怎么修复

摘要：发动机安装和修复作业中应严格执行工艺要点，如缸盖螺栓未能按规定的顺序和扭矩紧固，紧固力不均匀等，都会致使气缸盖变形或螺栓孔附近发生裂痕。柴油发电机气缸盖裂痕的修理，应根据其破裂的程度、损伤的部位及自身修理要素和装备情况，确定其修理对策。需要强调的是若裂痕发生在关键部位，如缸孔边等受力较大的部位时，通常无法修理，应更换汽缸盖。需特别注意的是凡经过修补的缸盖都应进行水压试验，以检测其是否有渗漏现状。

      汽缸盖发生裂纹是气缸盖较为易发的损坏，其中，单个裂痕现状如图1（a）所示，多个裂纹状况如图1（b）所示。大型柴油机气缸盖裂纹主要产生在底面孔与孔之间和孔的圆角处，即有应力集中的地方，详细发生裂纹的部位则随机型、汽缸盖的结构和材料不一样而异；小型柴油机通常在汽缸盖底面进排气阀孔与喷油嘴孔之间以及阀座面上发生裂痕。气缸盖产生裂纹的根本原由是热应力和机械应力周期性的功能，详细剖析汽缸盖发生裂痕主要有以下几方面原由。

      汽缸盖底面气阀孔周围之故而常发生裂痕，具体由于该处有较大的表面积，因此康明斯低噪音柴油发电机组，受热膨胀和冷却时收缩速度都较大。例如，柴油机工作一段时间停机后，气缸盖温度分布变化剧烈，热量通过水箱宝和进排气通道迅速散发，故而在气阀孔处容易发生裂缝。再者，由于构成或受力不合理、过渡圆角太小等均会导致过量的机械应力，从而致使裂痕。

      气缸盖材料选用不当，质量不符合要求，铸造时没有很好地消除铸造应力，从而致使零件内部有缺点，从而使气缸盖在工作时易发生裂痕。

      汽缸盖螺栓不按规定交叉拧紧，或在发生汽缸盖平面漏气时拧紧该处的螺母来排除，都会造成汽缸盖受力不均匀而发生裂痕。喷油咀安装不准确，会引起气缸盖底面局部变形，增大喷油咀孔处所受的拉应力，使之容易发生裂纹。

      柴油机长期在超负载因素下运行或在未充分暖机的情形下突然增大负荷，使气缸盖从冷态急剧变为热态，或在发烫下急剧冷却而发生裂痕。柴油机冷车启动或起动后加速太快，引起汽缸盖底面与冷却面温差过大，热应力增大。故应暖机后再起动柴油发电机，启动后待油、水温度升高后方可加速；频繁启动、停车和长久超负荷运转均会使机械应力和热应力增加；冷却与润滑不足或中断，亦会引起机件过热。

      因持久使用，防冻液腔积垢影响散热，发生过量的热应力，从而致使裂痕的产生。实物裂痕示例如图2所示。

      首先可以肯定各缸裂纹的严重程度及裂纹在各缸分布位置及散热要素，与发生时间顺序及各缸布置位置决定的散热特征有关。

      缸盖裂痕位置在缸盖的受热表面，几乎所有的裂痕发生在4个气门座之间“鼻梁”处，即在气门座与喷油咀孔之间，这一部位全天候承受着燃烧爆发力及发烫、高压燃烧混合气体的功用，当其表面温度达到350℃以上时缸盖表面抗蠕变性明显下降(常规理论)，蠕变现状开始出现，这种蠕变(蠕变：固体材料在保持应力不变的因素下，应变随时间延迟而增加的情形。)同时开始发生残余应力，由于这种应力的持续与增加将客观呈现蠕变的机理流程或者说是效应： (即沿晶蠕变断裂)、制度(扩散滑移)、形态(缓慢变形)，值得注意的是，由于其蠕变的环境相当复杂，机理也可能产生穿晶及延缩性断裂，以上在硅铝金铸铁中更为易发。

      非常值得注意的一个问题是，较有效的防止蠕变的措施就是对零件进行冷却或隔热。故而研究的结果是缸盖的散热是重中之重，必须把缸盖的整体降温与均匀散热作为重点实施项目。气缸盖多见影响裂痕的条件有：

      如涡流室、预燃室等，部分燃烧室规划在气缸盖内，增加了缸盖的热负荷。而且使缸盖结构复杂，水套设计困难、水道狭窄冷却要素差，缸盖产生裂痕几率较大。

      其燃烧室为球形。因为燃烧步骤需要强烈的涡流，空气和燃烧产物的旋流，使热量集中在*，又加上收口的燃烧室将大量的发烫燃烧气体喷在缸盖*鼻梁部位，使鼻梁部位的热负荷特别高。如果水套设计不当，或铸造质量较差，就极易产生裂痕。

      如ω形燃烧室、浅盆形燃烧室等。这种燃烧室通常空气涡流要点不高，并且是敞口燃烧室，这样燃气不会集中喷刷在缸盖*，使鼻梁部位得到缓解。而且这种燃烧室喷油咀设计在正中间，利于4个气门布置。使中间高温区可以布置宽敞的水道，获得良好的冷却要素，此种发动机缸盖发生裂纹几率很小，强化潜力相对较大。

      对于柴油机而言，爆震具体来自燃油品质及供油点火时间，燃油品质问题似乎是我们国家目前不能抗拒的，然而燃油的抗爆性能(十六烷值)直接影响着燃烧室相关部件的寿命，燃油的抗爆性能差将导致爆燃，爆燃即爆震，将直接对缸盖、活塞、缸筒、气门，其中对缸盖、活塞的影响较大，多发的后果是致使缸盖裂痕，活塞烧顶；供油点火时间在实践中是较常见的，供油点火时间过早将引起严重爆燃，爆燃是一种非正常的急速燃烧，接近于爆炸的燃烧转速，这将引起燃烧室内部发生异常发烫、超高速震动波，为缸盖的蠕变供应了非常有利的要素。

      这两个执行器分别控制燃油喷射量及燃油较佳喷射时刻，它们自柴油机启动即开始连续不断的作业，当达到一定工作时间后因为其内部疲劳磨耗，执行精确度将逐渐变差，燃油执行器磨耗将致使喷油量过量或过小，导致喷油泵雾化性能变差或提前供油，也就是说使柴油机燃烧不充分或点火时间过早，点火时间过早是产生爆震的重要原因，爆震发生的异样过热又给蠕变创造了重要因素，蠕变是缸盖裂痕的根本因由【cummins公司支持并建议5000hr后更换以上部件】。需要说明的是以上两个执行器性能变差以后没有直接损坏码，(与电脑控制幅度有关)唯一的措施必须依仗修理入员的丰富经验，必须对柴油机的烟色，柴油机的爆震异响准确辨别。否则，一旦发生执行器性能变差或失效，将给缸盖裂痕创造重要的有利要素。

      喷油器是柴油机喷油的较终执行元件，直接插入恶劣环境的燃烧室，喷油泵性能变差的重要标志是雾化不好、滴沿等状况，这样就会造成异常高浓度混合气集聚在喷油嘴周围，这个位置恰恰就是我们前文说的“鼻梁”处，从缸盖解剖图中我们可以看出，此处又是制造构成较为薄弱的，那么由于集聚在其周围的不正常高浓度混合气体燃烧发生局部异常发烫，鼻梁处的蠕变将较为严重，目前同行业对喷油器老化更替有着统一共识。通常做法是8000hr更替全部喷油器。

      环氧树脂胶粘剂由环氧树脂、固化剂、增塑剂、促进剂、稀释剂、填充剂、偶联剂、阻燃剂、稳定剂等构造。其中环氧树脂、固化剂、增韧剂是不可缺少的组分，其他则根据需要决定加否。环氧树脂粘接具有粘接力强、收缩小、耐疲劳等优点，同时工艺大概、使用方便、成本低。其详细缺陷是不耐过热、不耐冲击等，而且在下一次修理时，经热碱水煮洗后会产生脱落现状，需要重新粘接。所以，汽缸体和汽缸盖除燃烧室、气门座等发烫区域外，其余部位均可选择这种方案进行维修。

      这种策略适合于某些受力不大，强度要求小和裂痕范围较短（通常在50mm以下）的平面部位，其维修品质较高，但较费工时。具体的填补工艺如下：

（4）在攻好的螺纹中，拧入预先铰好螺纹的紫铜杆（拧入部分漆以白漆），拧好后切断铜杆，使切断处高出裂纹表面1、1.5mm，如图3所示。

（5）巳在已经切断的螺杆之间钻孔6、7、8、9，按照上述对策攻螺纹并拧入螺杆，使之填满裂纹，形成一条螺钉链。

（6）为使填满紧密起见，应用手锤在已切断的螺杆之间轻轻敲打，最后用锉刀修平，必要时可用锡焊，以防渗漏。

      在汽缸体、气缸盖受力不大的部位上，如裂纹较长或有破洞时，在破损处的四周采用补板封补，如图4所示。

（2）用3、5mm厚的紫铜板或1.5康明斯发电机官方网站、2mm厚的铁板，截成与破口轮廓相似，四周大于破口154~20mm的补板。如破裂的表面有凸部分，需在补板上敲出同样凸起形状，使整个补板能与封补部位的表面贴合。

（4）将补板按在破口上，从补板孔中用划针在气缸体上做出钻孔记号，移去补板后，在记号处钻出深度约10mm的孔，并攻出所需直径的螺纹。

（5）在气缸体与补板之间，填入涂有白漆的石棉衬垫，然后用平头螺栓将补板紧固在气缸体上，必要时将补板四周用小锤敲击，并进一步拧紧螺栓，以增加其密封性。

      汽缸体与气缸盖的裂纹，如发生在受力较大或温度偏高的部位，以及用以上几种手段不易操作的部位，多选取焊补法修复。其焊补工艺如下。

（3）采用电焊时，应使用直流电焊；选择乙炔焊时，应将机体或缸盖垫平，将焊区缓慢预热至500℃左右，焊补后加热至500~550℃保持1h，然后在不少于16h内缓冷至常温。

      堵漏剂通常是由水玻璃、无机聚沉剂、有机絮凝剂、无机填充剂和粘接剂等构成的胶状液体。实用于铸铁或铝机体所产生的细小裂痕、砂眼等缺陷的堵漏。选用堵漏剂进行维修裂痕时，应先找出漏水的部位，确定裂痕的长度、宽度或砂眼的孔径。如裂痕长度超过40~50mm时，可在裂纹两端钻3~4m的限制孔，并点焊或攻螺纹拧上螺钉，预防裂痕的延伸。同时，每隔30、钻孔（不钻通），点焊或攻螺纹拧上螺钉，防止作业中的振动使裂纹扩展。若裂痕宽度、砂眼孔径超过0·3mm时较好不用这种方法修理。堵漏剂堵漏仅实用于小裂痕或有微量渗漏时选择。

      汽缸盖作为柴油机的固定机件，也是柴油机燃烧室的构成部分。柴油机汽缸盖的组成型式繁多，随机型不一样而异。但各种型式的汽缸盖的共同优点是结构复杂，孔道较多，壁厚不均。柴油机气缸盖不仅构造复杂，而且作业因素、受力状况也十分复杂、恶劣。它不仅受到发热高压气体的强烈用途，而且周期性地承受过高的机械负荷与热负载，也受到因水箱宝造成的局部冷热不匀危害，同时还因为螺栓预紧力使汽缸盖承受着压应力，并与燃气压力共同功能使气缸盖受到弯曲用途，此外，还在截面变化处容易产生应力集中等。正是由于汽缸盖如此恶劣的作业要素，引起气缸盖很容常见坏。通常事故形式为：其底面和防锈水腔容易发生裂痕，还有汽阀底面和导套容易磨损，冷却水侧被腐蚀等。综上所述，详细关于柴油机气缸盖较经常发生的故障现象——裂纹，进行具体解述，剖析其裂痕产生起因及其维修、避免策略等。