船用柴油機(jī)活塞損傷的檢測(cè)與維修技術(shù)

1、渤海船舶職業(yè)學(xué)院（畢業(yè)論文）專用紙渤海船舶職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：船用柴油機(jī)活塞損傷的檢測(cè)與維修技術(shù)系：動(dòng)力工程系 專業(yè)：動(dòng)力裝置技術(shù) 姓名：姜鵬 指導(dǎo)教師：閆佳兵班級(jí)：09G211 評(píng)閱教師：閆佳兵學(xué)號(hào)： 35 完成日期：目 錄摘 要 31 前言.42 活塞的制造52.1活塞材料的選擇52.1.1中低速機(jī)的活塞材料52.1.2中高速機(jī)活塞的材料52.1.3大型低速二沖程柴油機(jī)活塞材料52.2活塞毛坯的制造52.2.1整體式鑄鐵活塞毛坯的制造52.2.2整體式鋁活塞毛坯的制造52.3活塞的加工的技術(shù)要求62.3.1活塞的尺寸精度62.3.2活塞的形狀精度62.3.3活塞的位置精度73 活

2、塞損傷的情況83.1活塞外圓表面的磨損與修復(fù)83.1.1一般情況及原因83.1.2損傷造成的后果93.1.3檢測(cè)方法93.1.4維修方法103.2活塞環(huán)槽的磨損與修復(fù)103.2.1一般情況及原因103.2.2損傷造成的后果103.2.3檢測(cè)方法103.2.4維修方法103.3活塞裂紋與檢修113.3.1一般情況與原因113.3.2活塞裂紋造成的后果及處理方法123.4活塞頂部燒蝕123.4.1一般情況及原因123.4.2燒蝕后果123.4.3檢測(cè)方法123.4.4維修方法123.5活塞銷孔的檢修133.5.1一般情況133.5.2檢測(cè)與維修標(biāo)準(zhǔn)133.5.3維修方法134活塞損傷檢測(cè)與維修研究

3、進(jìn)程14結(jié)論15鳴 謝 16參考文獻(xiàn)17 摘要柴油機(jī)是船舶動(dòng)力的主要來源，而活塞又是柴油機(jī)的主要運(yùn)動(dòng)部件之一，是燃燒室的組成部分，它擔(dān)負(fù)著巨大的任務(wù)。活塞工作時(shí)承受著很大的機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力，同時(shí)還承受著摩擦。因此，在使用中活塞易受到各種各樣的損壞，特別是高增壓柴油機(jī)的活塞。在航行途中，隨時(shí)更換活塞不僅會(huì)出現(xiàn)備件不足，還會(huì)造成極大地浪費(fèi)，不利于節(jié)約資源。所以對(duì)損壞的活塞進(jìn)行維修使之具有第二次生命，成為一種必然。本文主要研究船用柴油機(jī)活塞損傷的檢測(cè)及維修技術(shù)。開篇從活塞的材料、活塞制造的技術(shù)要求入手，聯(lián)系實(shí)際具體細(xì)分活塞的損傷情況，進(jìn)而提出檢測(cè)方法和維修技術(shù)，最后列舉目前世界上的維修技術(shù)取得的進(jìn)展

4、，繼而展望未來船用柴油機(jī)活塞損傷的檢測(cè)和維修技術(shù)研究的前景。關(guān)鍵詞：柴油機(jī)活塞；損傷；檢測(cè)；維修前言畢業(yè)設(shè)計(jì)是動(dòng)力工程系個(gè)專業(yè)教學(xué)計(jì)劃的一個(gè)重要組成部分，是各教學(xué)環(huán)節(jié)的深化和檢驗(yàn)，其實(shí)踐性和綜合性是其他教學(xué)環(huán)節(jié)算不能取代的。畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生整個(gè)學(xué)習(xí)過程中一個(gè)極其重要的環(huán)節(jié)，是學(xué)生運(yùn)用基本知識(shí)和基礎(chǔ)理論，去研究和探討實(shí)際問題的實(shí)踐鍛煉。是綜合考察學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題以及動(dòng)手操作能力的一個(gè)重要手段。撰寫畢業(yè)論文有利于培養(yǎng)學(xué)生綜合地運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)和技能解決較為復(fù)雜問題的能力，并使學(xué)生受到科學(xué)研究工作和設(shè)計(jì)工作的初步訓(xùn)練，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生獲得綜合訓(xùn)練，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際工作能力具有十分

5、重要的作用。隨著內(nèi)燃機(jī)強(qiáng)化程度的不斷提高，特別是增壓技術(shù)的推廣應(yīng)用，活塞的熱負(fù)荷顯著增加，時(shí)有頂部表面燒蝕、燃燒室喉口開裂、第一環(huán)槽過熱引起膠結(jié)而導(dǎo)致早期磨損或活塞環(huán)折斷等熱損傷現(xiàn)象發(fā)生。對(duì)此，目前工程上通常采取增加受熱表面熱阻（如頂面硬膜陽極氧化）、加強(qiáng)冷卻（如內(nèi)冷油腔）、強(qiáng)化局部結(jié)構(gòu)（如喉口和第一環(huán)槽鑲嵌耐熱材料） 等措施加以防治。但是，由于活塞熱損傷現(xiàn)象涉及材料、結(jié)構(gòu)、工藝和使用條件等各個(gè)方面的因素，機(jī)理十分復(fù)雜，因此，要做到預(yù)防性設(shè)計(jì)，即先期可靠性設(shè)計(jì)相當(dāng)困難，探索活塞損傷的檢測(cè)與維修技術(shù)也十分必要。為此，長(zhǎng)期以來，有關(guān)活塞材料熱強(qiáng)度、構(gòu)件熱狀態(tài)和熱負(fù)荷的理論與試驗(yàn)研究成為探索熱損傷防

6、治技術(shù)的重要部分。本文從活塞的材料、活塞制造的技術(shù)要求入手，聯(lián)系實(shí)際具體細(xì)分活塞的損傷情況，進(jìn)而提出檢測(cè)方法和維修技術(shù)。 2 活塞的制造熱穩(wěn)定性；相對(duì)密度應(yīng)足夠地小以減小慣性力。船用柴油機(jī)活塞材料一般采用鑄鐵、鋁合金和鑄鋼。2.1 活塞材料的選擇2.1.1 中低速機(jī)的活塞材料中低速柴油機(jī)活塞常用鑄鐵鑄造，常用的鑄鐵為HT25-47、HT30-54灰鑄鐵或合金鑄鐵，其金相組織應(yīng)為細(xì)粒的珠光體或索氏體。硬度值隨合金元素的成分和活塞壁厚的不同應(yīng)為HB180220。2.1.2 中高速機(jī)活塞的材料對(duì)于中高速柴油機(jī)，為了減輕重量和減小慣性力，增加熱傳導(dǎo)性，鋁合金被廣泛采用。ZL108共晶鋁硅合金（含硅12

7、%左右）是目前國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的活塞材料，它既可鑄造也可鍛造。2.1.3 大型低速二沖程柴油機(jī)活塞材料大型低速二沖程柴油機(jī)活塞頭部材料常采用ZG25鑄鋼、ZG25M、ZG35CrM合金鑄鋼；裙部材料為HT25-47、HT30-54灰鑄鐵。2.2 活塞毛坯的制造2.2.1 整體式鑄鐵活塞毛坯的制造整體式鑄鐵活塞毛坯多用砂模澆鑄，手工造型，大量生產(chǎn)的小型鑄鐵活塞采用金屬澆鑄。2.2.2 整體式鋁活塞毛坯的制造鋁活塞常用的制造方式有鑄造和鍛造兩種。成批生產(chǎn)整體式鋁活塞時(shí)，廣泛地使用金屬硬模澆鑄，為了提高鋁活塞的鑄造質(zhì)量，現(xiàn)在也廣泛地采用低壓鑄造；用鍛鋁合金LD8、LD11鍛制活塞時(shí)，通常采用模鍛法，

8、為了進(jìn)一步提高活塞毛坯制造質(zhì)量，人們采用液態(tài)模鍛，它是將液態(tài)金屬直接澆入金屬模型內(nèi)，然后在壓力作用下使液態(tài)金屬成型，并在這種壓力下結(jié)晶凝固和產(chǎn)生塑性變形。2.3 活塞的加工的技術(shù)要求2.3.1 活塞的尺寸精度活塞加工時(shí)須滿足以下尺寸精度要求：(1)活塞頭部通常按h8加工；裙部外圓按h7加工。(2)為了使活塞銷不致咬死或產(chǎn)生沖擊，對(duì)活塞銷孔的精度要求較高，通常高速柴油機(jī)為H6，中、低柴油機(jī)為H7。浮動(dòng)式活塞銷孔，按基軸制加工，當(dāng)活塞銷加工精度為h5時(shí)，對(duì)高速柴油機(jī)采用k6，對(duì)中速柴油機(jī)采用k7。(3)活塞環(huán)槽高度偏差應(yīng)符合下表規(guī)定。機(jī)型/環(huán)槽高度-4.54.56.06-88-1010-15四沖程

9、+0.02+0.01+0.03+0.02+0.04+0.03+0.05+0.04+0.06+0.05二沖程+0.03+0.01+0.04+0.02+0.05+0.03+0.06+0.04+0.07+0.05(4)為了保證壓縮比的大小，對(duì)無調(diào)整壓縮比墊片的柴油機(jī)，自活塞頂平面至銷孔軸線距離的偏差為±0.05mm；對(duì)有調(diào)整墊片者按h8加工。(5)組合活塞頭內(nèi)孔按H7加工。(6)活塞頂部和裙部壁厚誤差不超過平均壁厚的10%。2.3.2 活塞的形狀精度活塞加工時(shí)須滿足以下形狀精度要求：（1）活塞裙部的圓度公差不得超過其尺寸公差的1/4，如裙部外圓為橢圓形或錐形者，則應(yīng)按圖紙要求。（2）活塞銷

10、孔的圓度及圓柱度誤差為：銷孔直徑100mm者，不大于0.0075mm。銷孔直徑100200mm者，不大于0.01mm。（3）為了保證燃燒室形狀準(zhǔn)確，對(duì)活塞頂部的成形表面的要求為：用樣板檢查，其間隙不大于0.2mm。2.3.3活塞的位置精度活塞加工時(shí)須滿足以下位置精度要求：（1）為了避免活塞在氣缸內(nèi)歪斜，活塞銷空軸線應(yīng)與活塞軸線垂直，其垂直度誤差不大于0.15mm/m。（2）活塞銷孔軸線應(yīng)與活塞軸線相交，其位置精度誤差為：活塞直徑200mm者，不大于0.20mm。活塞直徑200者，不大于0.40mm。（3）為了使活塞環(huán)在環(huán)槽內(nèi)能有正確的位置，要求活塞環(huán)槽平面與活塞外圓軸線垂直，其垂直度誤差為：活

11、塞直徑200mm者，不大于0.02mm?；钊睆?00mm者，不大于0.04mm。（4）對(duì)于組合式活塞，其裙部端面Q與外圓D和內(nèi)孔d1的垂直度誤差不大于0.05mm，其目的是使活塞裙和活塞桿組裝時(shí)便于對(duì)中。（5）活塞頭端面與活塞軸線的垂直度誤差不大于0.10mm/m，以保證組裝時(shí)對(duì)中。（6）活塞組裝后，活塞頭外圓對(duì)活塞裙外圓的徑向圓跳動(dòng)量誤差不大于0.20mm，以保證活塞與氣缸有正常的裝配間隙。（7）減磨環(huán)外圓與裙部外圓的徑向圓跳動(dòng)量不大于0.05mm。（8）活塞銷孔軸線的同軸度誤差不大于0.04mm。3 活塞損傷的情況活塞是柴油機(jī)的主要運(yùn)動(dòng)部件之一，是燃燒室的組成部分?；钊ぷ鲿r(shí)承受著很大的

12、機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力，同時(shí)還承受著摩擦。因此，在使用中活塞易受損壞，特別是高增壓柴油機(jī)的活塞?；钊闹饕獡p傷形式包括：活塞外圓表面及環(huán)槽的磨損、活塞裂紋及破裂、活塞頂部的燒蝕等。活塞裙部的磨損、活塞銷座孔的磨損和活塞頂部的損傷。活塞使用過程中磨損最大的地方下平面往往磨損最嚴(yán)重。環(huán)槽磨損后，槽的斷面變成梯形(見圖3-23)，側(cè)隙變大，使氣缸的氣密性變差。并且還會(huì)加重泵油作用，引起“竄油”和“竄氣”。活塞裙部的磨損要比環(huán)槽小得多，但裙部與氣缸間隙過大時(shí)，將發(fā)生導(dǎo)向不良，造成敲缸和潤(rùn)滑油耗量增大。銷孔的磨損往往發(fā)生在上下方向，結(jié)果可以引起活塞銷松曠發(fā)響。活塞頂部的損傷則是由于爆燃或早燃等不正常燃燒引起的

13、局部燒缺和穿洞。 1-原銷孔；2-磨損后銷圖1：活塞的主要磨損部位3.1 活塞外圓表面的磨損與修復(fù)3.1.1 一般情況及原因活塞外圓表面的磨損，一般發(fā)生在中小型柴油機(jī)的筒形活塞上，它是由于運(yùn)轉(zhuǎn)中活塞裙部起導(dǎo)向作用和承受側(cè)推力造成的。對(duì)于大型十字頭式柴油機(jī)，活塞與氣缸套之間的間隙較大，運(yùn)轉(zhuǎn)中活塞裙不起導(dǎo)向作用也不承受側(cè)推力，因此在正常的運(yùn)轉(zhuǎn)中是不會(huì)發(fā)生活塞外圓表面磨損的，只有在活塞運(yùn)動(dòng)裝置不正或滑塊磨損以及拉缸等異常情況下才能發(fā)生外圓磨損。(1)從結(jié)構(gòu)來看，活塞內(nèi)腔裙部和活塞銷座的過渡圓角偏小，其厚度過渡不好，容易形成應(yīng)力集中，是裙部斷裂的主要原因。(2)在燃燒上止點(diǎn)后3°活塞下行時(shí)，

14、活塞裙部與缸套敲擊的區(qū)域，剛好在裙部的最低邊，形成對(duì)缸套的磨損痕跡。(3)在燃燒上止點(diǎn)后 17°活塞下行時(shí)，活塞與缸套的接觸壓力最大，達(dá) 23MPa，這個(gè)最大接觸壓力區(qū)域在活塞裙部的中部，形成對(duì)缸套的磨損痕跡。(4)活塞裙部的承壓區(qū)域的面積過小，實(shí)際工作時(shí)的承壓區(qū)域的角度不到 30°。(5)需要調(diào)整活塞裙部與銷座間的過渡半徑，修改活塞徑向剛度。3.1.2 損傷造成的后果活塞裙外部磨損后，使裙部直徑變小，橫截面產(chǎn)生圓度、縱截面產(chǎn)生圓柱度等幾何形狀誤差。3.1.3 檢測(cè)方法通常采用外徑千分尺進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量部位主要是裙部，即裙部上端1020mm處開始，每隔100200mm測(cè)量一次

15、。每次測(cè)量同一截面內(nèi)相互垂直的兩個(gè)直徑：平行的和垂直于曲軸方向的直徑。把各截面的測(cè)量結(jié)果記錄在表格中，計(jì)算出圓度和圓柱度并與說明書或規(guī)范中的磨損極限比較，以確定活塞裙部的磨損程度。表2：活塞裙部外圓表面磨損極限氣缸直徑筒形活塞裙部十字頭式活塞裙部圓度圓柱度圓度圓柱度-1000.100.10>100-1500.1250.125>150-2000.1250.125>200-2500.150.15>250-3000.150.15>300-3500.150.15>350-4000.200.200.300.30>400-4500.250.250.3750.375

16、>450-5000.250.250.3750.375>500-5500.300.300.450.45>5506000.5250.525>6006500.600.60>6507000.6750.675>7007500.750.75>750-8000.8250.8253.1.4 維修方法活塞裙部磨損超過磨損極限時(shí)不能使用，應(yīng)根據(jù)磨損程度進(jìn)行修復(fù)或換新。當(dāng)磨損程度不太重時(shí)，實(shí)行裙部外圓光車以消除幾何形狀誤差，但不能影響活塞與氣缸套之間的配合間隙；若光車后不能保證活塞與氣缸套之間的配合間隙，鋁活塞則應(yīng)換新，鑄鐵活塞則可采用噴涂（焊）、低溫鍍鐵等方法使之恢復(fù)原有

17、尺寸以恢復(fù)要求的配合間隙。鑄鋼活塞可進(jìn)行堆焊恢復(fù)尺寸。3.2 活塞環(huán)槽的磨損與修復(fù)3.2.1 一般情況及原因活塞環(huán)槽磨損是常見的活塞損壞形式，鋁合金材料的活塞這種損壞較多。產(chǎn)生環(huán)槽磨損的原因，一方面是由于活塞環(huán)在環(huán)槽內(nèi)不斷地往復(fù)運(yùn)動(dòng)（即環(huán)上、下運(yùn)動(dòng)），徑向運(yùn)動(dòng)（換的脹、縮運(yùn)動(dòng)）、回轉(zhuǎn)和扭曲（環(huán)開口部分）運(yùn)動(dòng)，使環(huán)槽受到磨損；另一方面，是由于進(jìn)氣中的硬質(zhì)微粒、燃?xì)庵械挠操|(zhì)炭粒，特別是燃用重油時(shí)炭粒更大、質(zhì)地更硬，都會(huì)加速環(huán)槽的磨損。此外，活塞環(huán)槽的高溫更是環(huán)槽磨損不可忽視的重要原因。高溫會(huì)破壞與環(huán)槽配合面間的油膜，高溫會(huì)降低活塞材料的機(jī)械性能，高溫還會(huì)使環(huán)槽發(fā)生形變，因而促使磨損更加迅速。3.2

18、.2 損傷造成的后果活塞環(huán)槽磨損后活塞環(huán)與環(huán)槽的平面間隙增大，活塞環(huán)的密封性下降，以及產(chǎn)生漏氣、壓縮壓力和爆發(fā)壓力降低等不良后果。環(huán)槽磨損使環(huán)槽的截面形狀由矩形變成梯形，而且第一、二道環(huán)槽磨損較快，在正常情況下環(huán)槽的磨損率為0.01mm/kh。3.2.3 檢測(cè)方法采用環(huán)槽樣板和塞尺檢查環(huán)槽高度的變化情況，從而可以了解環(huán)槽的磨損程度。樣板是以新環(huán)的環(huán)槽高度為準(zhǔn)制作的，環(huán)槽磨損就會(huì)使活塞環(huán)與環(huán)槽的配合間隙-平面間隙增大，平面間隙超過允許值時(shí)，環(huán)槽應(yīng)進(jìn)行修復(fù)。3.2.4 維修方法環(huán)槽磨損嚴(yán)重時(shí)可采用下列方法修復(fù)：（1） 光車或磨削環(huán)槽端面，然后配以相應(yīng)加大尺寸的活塞環(huán)。例如，MAN型柴油機(jī)活塞環(huán)槽磨

19、損后，光車使環(huán)槽高度較原設(shè)計(jì)槽高大0.6mm以上時(shí)，就可配一加大尺寸的活塞環(huán)（最多加大1.0mm）。但應(yīng)注意，車削或磨削環(huán)槽端面時(shí)，不應(yīng)使環(huán)槽槽脊厚度過分削弱，一般槽脊減薄量不得超過源槽脊厚度的20%-30%，同時(shí)不允許在同一活塞上有兩個(gè)以上的不同尺寸的活塞環(huán)。（2） 大型鋼質(zhì)活塞可進(jìn)行環(huán)槽堆焊，焊后退火消除應(yīng)力，然后在光車環(huán)槽至要求的尺寸。為了提高環(huán)槽耐磨性，可對(duì)環(huán)槽端面施以表面淬火處理。（3） 在環(huán)槽內(nèi)鑲墊環(huán)。光車環(huán)槽端面消除幾何形狀誤差，然后在環(huán)槽下端面鑲耐磨墊環(huán)使環(huán)槽高度恢復(fù)原有尺寸，因而也就恢復(fù)與環(huán)的配合間隙。墊環(huán)可以焊在環(huán)槽端面上，此稱鑲死環(huán)法，即永久性的；也可以不固定，采用過盈連

20、接以便更換，此稱鑲活環(huán)法，但墊環(huán)損壞或連接松動(dòng)容易落入汽缸中引起事故。所以采用鑲死環(huán)法修理居多。（4） 環(huán)槽端面鍍鉻。首先光車環(huán)槽使其具有正確的幾何形狀后進(jìn)行鍍鉻，它不僅可以恢復(fù)環(huán)槽原有的尺寸，而且可以提高環(huán)槽端面的耐磨性。我國6ESDZ75/160型柴油機(jī)活塞上、下端面均鍍鉻。3.3 活塞裂紋與檢修3.3.1 一般情況與原因活塞產(chǎn)生裂紋的部位一般在活塞頂面、環(huán)槽、冷卻側(cè)和銷座處?；钊敳慨a(chǎn)生的主要是應(yīng)力引起的，尤其是強(qiáng)載柴油機(jī)，其次是機(jī)械應(yīng)力所致。柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，活塞頂部溫度分布不均勻，頂面中央或邊緣溫度最高，如鋼或鑄鐵活塞可達(dá)450；鋁活塞可達(dá)300-375；頂面冷卻側(cè)的溫度及第一道活塞環(huán)槽

21、的溫度在200左右。所以，在活塞頂部各處存在溫差及溫差應(yīng)力，活塞在高壓氣體作用下產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，而且這些應(yīng)力又都是周期性的。因此，當(dāng)活塞頂面冷卻不充分、柴油機(jī)超負(fù)荷時(shí)均會(huì)使活塞頂部過熱，產(chǎn)生熱效應(yīng)力。柴油機(jī)頻繁起動(dòng)、停車就會(huì)導(dǎo)致活塞頂面熱疲勞而產(chǎn)生裂紋。活塞頂面裂紋方向隨應(yīng)力不同而異。凸形頂面活塞多產(chǎn)生徑向裂紋，平頂活塞在徑向和周圍都可能產(chǎn)生裂紋，均是熱應(yīng)力造成；活塞頂面上的起吊孔和冷卻側(cè)的加強(qiáng)筋根部等處因應(yīng)力集中產(chǎn)生裂紋；環(huán)槽裂紋主要是由于機(jī)械應(yīng)力過大所致，但第一道環(huán)槽工作條件惡劣，除機(jī)械應(yīng)力外還有熱應(yīng)力的作用，所以第一道活塞環(huán)槽產(chǎn)生裂紋情況較其它環(huán)槽為多。對(duì)于四沖程筒形活塞來說，活塞銷座處裂

22、紋更為多見，主要是因機(jī)械應(yīng)力過大所致。除此之外，中小型柴油機(jī)活塞還可能因設(shè)計(jì)、材質(zhì)及其它原因等引起活塞破裂的嚴(yán)重情況。3.3.2 活塞裂紋造成的后果及處理方法活塞頂部產(chǎn)生裂紋情況較輕時(shí)可采用焊補(bǔ)工藝進(jìn)行修理；當(dāng)裂紋嚴(yán)重甚至自頂面觸火側(cè)裂至冷卻側(cè)，或者在冷卻側(cè)產(chǎn)生裂紋等則無法修理，只能換新。3.4 活塞頂部燒蝕3.4.1 一般情況及原因活塞頂部直接與燃?xì)夂突鹧娼佑|，溫度很高，尤其當(dāng)噴油定時(shí)不正確或噴油器安裝不良時(shí)使頂部溫度激增而過熱。柴油機(jī)燃用重油時(shí)，容易使活塞頂部產(chǎn)生高溫礬腐蝕，這是因?yàn)榛钊敳坷鋮s不充分容易達(dá)到發(fā)生釩腐蝕的溫度。因此，當(dāng)活塞材料在過熱的情況下發(fā)生氧化和脫碳時(shí)，會(huì)使化學(xué)成分被燒

23、損和金相組織發(fā)生變化。在上述各種因素的綜合作用下，活塞頂面出現(xiàn)金屬層層剝落而逐漸變薄，并且出現(xiàn)麻點(diǎn)，其大小、深淺及分布各異。這種現(xiàn)象即為頂部燒蝕，嚴(yán)重時(shí)頂面可被燒穿。3.4.2 燒蝕后果活塞頂部燒蝕將使活塞頂部強(qiáng)度降低、頂部厚度減薄和形狀改變，以致影響壓縮比的大小和破環(huán)柴油機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。3.4.3 檢測(cè)方法活塞頂部燒蝕的程度可用活塞頂部樣板和塞尺進(jìn)行檢測(cè)。測(cè)量時(shí)，將一專于測(cè)量用的活塞環(huán)置于第一道環(huán)槽中，將樣板卡于活塞頂上，樣板下端與活塞環(huán)上端面接觸。使樣板沿活塞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，一般每轉(zhuǎn)45°即測(cè)量一次樣板與活塞頂面之間的間隙。當(dāng)間隙值達(dá)6mm時(shí)（Sulzer RLB66說明書規(guī)定）進(jìn)行焊補(bǔ)

24、修理。3.4.4 維修方法在缺乏備件或應(yīng)急的情況下也可采用以下措施：（1）改變活塞的安裝位置。B&W型柴油機(jī)活塞頂部燒蝕主要發(fā)生在兩只噴油器噴油部位。由于燃油集中在該部位燃燒，加上此種機(jī)型活塞為油冷卻，冷卻效果差，致使該部位過熱、積碳，以致最后被燒傷。這類機(jī)型通常采用樣板和塞尺檢測(cè)。當(dāng)燒傷尚不嚴(yán)重時(shí)，可將活塞安裝位置轉(zhuǎn)動(dòng)90°，改變噴油對(duì)應(yīng)的部位，使原燒傷部位避開噴油區(qū)，這樣可不用修理繼續(xù)使用。（2）焊補(bǔ)修理。當(dāng)燒傷嚴(yán)重時(shí)（最大燒損量接近規(guī)定值），可采用堆焊金屬工藝，進(jìn)行焊補(bǔ)修理，機(jī)械加工使之恢復(fù)活塞頂部原裝。（3）但當(dāng)活塞頂部厚度減至設(shè)計(jì)尺寸的一半時(shí)，此活塞應(yīng)報(bào)廢。MAN型

25、柴油機(jī)活塞頂部燒蝕主要發(fā)生在頂部邊緣及起吊孔附近，甚至波及第一道環(huán)槽脊部。同時(shí)，還可能產(chǎn)生很多縱向小裂紋。這種情況主要是由于燃?xì)庑孤对斐?。高增壓和燃用重油均?huì)使這種損壞增多。3.5 活塞銷孔的檢修3.5.1 一般情況在鑒定活塞之前，必須先清除其表面的積碳。塞周圍表面不應(yīng)有拉傷、燒傷頂部不應(yīng)有與氣門撞擊的傷痕環(huán)槽不應(yīng)有斷裂的邊緣。活塞銷孔與銷的配合是過盈配合，過盈量一般為0.010.02mm?；钊共颗c汽缸套的配合間隙應(yīng)符合要求。3.5.2 檢測(cè)與維修標(biāo)準(zhǔn)活塞銷孔的互相尺寸可用內(nèi)徑百分尺或用量缸測(cè)量。測(cè)量時(shí)，沿銷孔長(zhǎng)度方向各取兩個(gè)截面測(cè)互相垂直的兩個(gè)直徑尺寸，所測(cè)數(shù)值平均數(shù)就是塞銷孔的實(shí)際尺寸。

26、測(cè)量活塞裙部時(shí)，在銷孔的部和下部取截面，在每個(gè)截面上測(cè)量與銷孔垂直水平兩個(gè)方向的直徑尺寸，取其平均值。若銷孔與活塞銷的配合過盈量 、環(huán)槽與活塞環(huán)塞裙部與汽缸套的配合間隙超過允許值，或表面部有損傷 深度超過 和裙部直徑超過極 限值的活塞 或雖未超過允許值但修理時(shí)需要更換新汽缸套時(shí)，應(yīng)更換新活塞?；钊蘩韺?duì)于有使用價(jià)值的舊活塞，可進(jìn)行以下修理環(huán)槽修理：在車床上將環(huán)槽加大到下一級(jí)修理尺寸，配用加厚的活塞環(huán)。3.5.3 維修方法活塞銷孔的鉸削對(duì)于留有加工余量的新活塞，可在一搪瓦機(jī)上進(jìn)行，也可手工鉸削。手工鉸削方法 如右圖1。根據(jù)活塞銷的實(shí)際長(zhǎng)度選擇長(zhǎng)刃鉸刀，以保證兩個(gè)活塞銷座孔的同軸度。將絞刀固定在臺(tái)

27、鉗上，雙手握緊活塞，放平端正，均勻、平穩(wěn)用力，邊轉(zhuǎn)動(dòng)邊推進(jìn)，不許倒退，第一刀吃刀要小，一般以刀片上端剛剛露出銷座孔為宜以后各刀吃刀量以旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺母一為宜，且每進(jìn)一刀，都要從銷孔兩個(gè)方向各鉸一次，以防出現(xiàn)圓柱度誤差 每次鉸削，當(dāng)?shù)镀露嗣娼咏钊路戒N座孔時(shí)，應(yīng)使活塞從鉸刀下方退出，以免鉸偏或起棱。在鉸削過程中要經(jīng)常用活塞銷試配，當(dāng)活塞銷能以手掌之力推入左右，接觸面積均勻分布且在以上，即為合格如右圖2。當(dāng)活塞銷能以手掌之力推入較小部分但不到時(shí)，不宜再鉸削，可在鉸刀上包細(xì)紗布輕輕打磨至合格。鉸削后，應(yīng)檢查活塞銷孔中心線與活塞軸線的垂直度誤差，如右圖3，不能超過允許值。4 活塞損傷檢測(cè)與維修研究進(jìn)程

28、早期的研究?jī)?nèi)容大多集中在疲勞準(zhǔn)則，包括壽命推斷方面，而在后期，研究微裂紋生成、擴(kuò)展規(guī)律的工作比重有所增長(zhǎng)。這是因?yàn)榇罅康难芯勘砻?，?duì)于長(zhǎng)期在高溫下工作的機(jī)械部件，微裂紋行為對(duì)其疲勞壽命起著支配性的作用，微裂紋的萌生、成長(zhǎng)階段有時(shí)可占總疲勞壽命的80%以上。于是，人們開始更多地關(guān)注解析裂紋行為對(duì)壽命推斷的意義，并提出了各種描述疲勞微裂紋行為的模型，包括數(shù)學(xué)模型和物理模型。典型的數(shù)學(xué)模型有馬爾可夫鏈模型，微裂紋數(shù)密度分布函數(shù)，微裂紋長(zhǎng)大的隨機(jī)方程和微裂紋的概率密度函數(shù)等。短裂紋的物理模擬則大多從材料的微觀結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)疲勞損傷過程進(jìn)行可視化模擬，物理模型主要有如下幾種：面形單裂紋擴(kuò)展的蒙特卡羅模型、

29、多裂紋蒙特卡羅模型、復(fù)合因子損傷模型，以及晶界破壞抵抗模型和群體演化行為模型等。文獻(xiàn)還闡述了疲勞裂紋擴(kuò)展速率與當(dāng)量積分范圍之間的關(guān)系?；钊篃釗p傷性能通常用熱疲勞壽命表示，是內(nèi)燃機(jī)主要零部件可靠性研究的重要內(nèi)容之一。它與材料、結(jié)構(gòu)以及使用條件等因素有關(guān)，需要從多方面加以綜合評(píng)價(jià)，目前一般都采用以試驗(yàn)考核為依據(jù)的評(píng)價(jià)方法。根據(jù)試驗(yàn)環(huán)境條件分類，有整機(jī)考核試驗(yàn)和模擬考核試驗(yàn)。整機(jī)試驗(yàn)一般在臺(tái)架上進(jìn)行，通過周期性地改變內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行工況，如“起動(dòng)加載或加速停車”，為考核受熱零部件的抗熱損傷性能營造熱沖擊環(huán)境。對(duì)于車用發(fā)動(dòng)機(jī)新產(chǎn)品定型試驗(yàn)，我國制訂了抗次熱沖擊循環(huán)的試驗(yàn)考核標(biāo)準(zhǔn)。這種整機(jī)考核的結(jié)果從表面

30、上看最為可靠，但試驗(yàn)成本過高，完成的往往是單樣本試驗(yàn)，而根據(jù)可靠性的統(tǒng)計(jì)學(xué)特征，從單樣本或小樣本試驗(yàn)中獲取的結(jié)果的置信度是十分有限的。因此，有關(guān)內(nèi)燃機(jī)受熱零部件熱損傷方面的可靠性研究需要一種更具有針對(duì)性的試驗(yàn)方法。與整機(jī)試驗(yàn)相比，模擬試驗(yàn)具有高效節(jié)能、便于分析研究的特點(diǎn)?；钊麩崞谂c熱沖擊模擬試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展也證實(shí)了這一點(diǎn)。近十幾年來，活塞加速熱疲勞試驗(yàn)技術(shù)在國外的發(fā)展很快，典型的試驗(yàn)裝置有德國馬勒公司的高頻感應(yīng)加熱疲勞試驗(yàn)臺(tái)、美國通用汽車公司的電加熱疲勞試驗(yàn)臺(tái)和俄羅斯哈爾科夫汽車拖拉機(jī)廠的紅外線加熱疲勞試驗(yàn)臺(tái)等，這些試驗(yàn)裝置主要用來考核各自廠商的產(chǎn)品質(zhì)量。國內(nèi)在上一世紀(jì)80年代后期開始應(yīng)用熱疲

31、勞模擬試驗(yàn)技術(shù)，并利用試驗(yàn)結(jié)果陸續(xù)開展了活塞熱疲勞壽命預(yù)測(cè)和安全性評(píng)估方面的研究工作。進(jìn)入90年代后，開始自行開發(fā)活塞熱沖擊模擬試驗(yàn)裝置，目前其綜合技術(shù)已達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。這種模擬試驗(yàn)裝置采用火焰加熱活塞頂面，以模擬內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)燃燒過程對(duì)活塞的加熱作用； 采用壓縮空氣和水分別冷卻活塞頂面和內(nèi)腔，以模擬內(nèi)燃機(jī)新鮮充量對(duì)活塞頂面的冷卻作用和活塞底部的噴油冷卻條件。利用這類試驗(yàn)裝置可以進(jìn)行活塞熱損傷機(jī)理的研究，包括不同材料、結(jié)構(gòu)和冷卻條件對(duì)活塞抗熱損傷性能的影響；通過大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)的積累，不僅可以探索相關(guān)的試驗(yàn)規(guī)范，而且可以有力地推動(dòng)活塞熱疲勞壽命預(yù)測(cè)和安全性評(píng)估工作的研究進(jìn)程。針對(duì)內(nèi)燃機(jī)活塞的熱損傷問題，由于在材料熱強(qiáng)度理論和結(jié)構(gòu)熱損傷機(jī)理方面開展的研究工作不夠深入和充分，致使有關(guān)熱疲勞評(píng)價(jià)準(zhǔn)則的研究因缺乏基礎(chǔ)數(shù)據(jù)而進(jìn)展緩慢。盡管計(jì)算