活塞磨损的检查与修理
活塞的作用是承受气缸内燃气膨胀的压力,并通过活塞销和连杆将力传递给曲轴,变成曲轴转矩对外做功。同时活塞顶部还是燃烧室的组成部分。活塞在高温高压下在气缸内做高速往复运动,承受很大的机械应力和热应力。此外,活塞在气体压力的作用下,工作时还有轻微的摆动而撞击气缸壁,即在撞击中滑动,因此活塞也会磨损。
一、活塞外圆周的磨损
对于活塞,磨损最大的是活塞环槽,特别是第一道活塞环槽,并以环槽的下平面最为严重,上平面相对较轻。环槽磨损后,外圆周表面磨损严重,里圆周表面磨损较轻,使环槽的端面呈外宽里窄的梯形。一般如第一道环槽还能使用,第二道环槽肯定也能使用。
1.活塞外圆周磨损部位与测量
活塞裙部外表面磨损后,裙部直径减小,活塞与气缸的间隙增大;横截面产生圆度误差、纵截面产生圆柱度误差,这些都直接影响活塞的工作性能和柴油机的功率。用外径千分尺、游标卡尺测量活塞的上部、中部和裙部的外径,有减磨环的还要测量每道环的外径。测量每一测量点的横截面上互相垂直的两个直径:首尾方向和左右弦方向。将测量值记录在表格中,计算出每个横截面的圆度、纵截面的圆柱度,以其中最大值与说明书或标准比较,以确定活塞的磨损程度。
2.活塞外表面磨损的修复
磨损不严重时,光车裙部外圆,消除几何误差,满足活塞一缸套间隙的可继续使用。否则按材料处理:铝活塞换新;铸铁活塞热喷涂、镀铁恢复尺寸;铸钢活塞镀铁、堆焊恢复尺寸;减磨环过度磨损、严重拉伤或松动时应换新。
二、活塞环槽的磨损
1.活塞环槽磨损的原因
主要是由于环在环槽中相对运动:往复、径向、回转和扭曲;其次是进气中灰尘硬粒、燃气中的炭粒,特别燃用重油,炭粒更大更坚硬;燃烧室高温使活塞头和环槽变形,材料性能下降,环与环槽之间的油膜破坏,环槽磨损更加严重。
环槽磨损使其与环的配合间隙增大,活塞环的密封性下降,产生漏气、压缩压力和爆发压力降低和进入环背面燃气增多,高压燃气将环压向缸壁致使环容易折断。环槽磨损使环槽截面形状由矩形变为梯形或出现磨台,且以第一、二道环槽为重为快,一般活塞环槽的磨损率在0. 01 mm/kh以内为正常磨损。
2.活塞环槽磨损的测量与修复
活塞环槽磨损情况是通过样板和塞尺测量环槽高度的变化来确定。样板是以新环环槽高度为准制作的,也可以用一只新环作样板。测量时,将样板水平插入环槽并紧贴环槽下端面,用塞尺测量环与环槽上端面之间的距离,即配合间隙,称为平面间隙。测量值与说明书或标准比较。当超过极限值时,说明环槽磨损严重,应予以修复。
活塞环槽磨损后,可用电镀工艺使其恢复到原来的尺寸。但由于电镀所使用的设备和工艺比较复杂,一般不容易做到。活塞环槽的修复,还可以采用车削或磨削加大活塞环槽纵向尺寸的方法,但此法必须有与之相配合的加厚活塞环。由于此种活塞环难以买到,此法也难以实现。因此,如活塞环槽损坏了,活塞销孔和活塞也有不同程度的磨损,维修时还是以换一组新的活塞和活塞环为好。活塞环槽磨损后,根据具体情况可选用不同方法修理。
三、延长新活塞使用寿命的措施
铝活塞销孔热膨胀大于活塞销,为了保证高温工作时得到正常的工作间隙,制造中给出了一定的安装紧度。装配时如不提前将活塞加热而仅用锤头硬敲击,就会使销孔挤大,这样在使用时就会产生松旷而造成活塞销在销孔里窜动,产生敲击声,严重时会折断卡簧,拉坏缸套。
新活塞在安装使用前,用废机油煮3~4次,比用开水煮好,能延长活塞的使用寿命。新活塞用废机油煮是一种热处理方法,称为“时效处理”或“人工稳定处理”,它的目的是消除铸造应力,减少合金的热膨胀。为了使尺寸稳定不再变化,机械性能提高,大多数铝合金活塞在铸成毛坯后和加工前,先进行热处理。如以铜硅铝合金而论,就要求将机油加热至150~160℃,历时10~12h之久;又如硅铝合金则需加热至166~177℃和历时14~18h。至于新活塞用废机油煮比开水煮要好些,原因就在于油的温度可加热至200℃,符合于稳定热处理的要求。