发动机曲轴的磨损与修复

发动机在工作时，曲轴轴颈表面要承受很大压力和很高的滑动摩擦速度，而且轴颈散热效果较差，各轴颈表面易遭受磨料磨损。因此，发动机在大修中必须对曲轴进行检验，查明磨损情况，并进行正确的修理，保证曲轴所要求的疲劳强度和耐磨性。 1．曲轴磨损的特点及原因曲轴轴颈表面的磨损是不均匀的，主轴颈与连杆轴颈的径向磨损主要呈椭圆形，且其最大磨损部位相互对应，即各主轴颈的最大磨损处靠近连杆轴颈一侧；而连杆轴颈的最大磨损处也是靠近主轴颈一侧。曲轴轴颈沿轴向还有锥形磨损。轴颈的椭圆形磨损是由于作用于轴颈上的力沿圆周方向分布不均匀引起的。发动机工作时，连杆轴颈所受的综合作用力始终作用在连杆轴颈的内侧，方向沿曲轴半径向外，造成连杆轴颈内侧磨损最大，形成椭圆形。连杆轴颈产生锥形磨损的原因是由于通向连杆轴颈的油道是倾斜的，当曲轴回转时，在离心力的作用下，润滑油中的机械杂质偏积在连杆轴颈的一侧，加速了该侧轴颈的磨损，使连杆轴颈的磨损呈锥形。此外，连杆弯曲、气缸中心线与曲轴中心线不垂直等原因，都会使轴颈沿轴向受力不均，而使磨损偏斜。主轴颈的磨损呈椭圆形，主要是由于受到连杆、连杆轴颈及曲柄臂离心力的影响，使靠近连杆轴颈的一侧与轴承产生的相对磨损较大。此外，轴颈表面还可能出现擦伤与烧伤。擦伤主要是由于机油不清洁，其中较大的坚硬机械杂质在轴颈表面刻划引起的。轴颈表面的烧伤是由于烧瓦引起的，烧瓦主要是由于润滑不足、机油过稀、油路阻塞等原因造成的。 2．曲轴磨损后的修复一般来说，轴颈直径在80mm以下，圆度及圆柱度误差超过0.025mm；或轴颈直径在80mm以上。圆度及圆柱度误差超过0.0400的曲轴，均应按规定尺寸进行修磨，或进行振动堆焊、镀铬、镀铁后再磨削至规定购尺才或修理尺寸。 2.1 曲轴的磨削曲轴轴颈的磨削是在曲轴校正的基础上进行的。曲轴的磨削除了轴颈表面尺寸精度和表面粗糙度符合技术要求外，还必须达到形位公差的要求：磨削曲轴时，必须保证主轴颈和连杆轴颈各轴心线的同轴度及两轴心线间的平行度，限制曲柄半径误差。并保证连杆轴颈相互位置夹角的精度。曲轴的磨削通常是在专用的曲轴磨床上进行的。2.2 连杆轴颈的磨削由于连杆轴颈磨损不均匀，由此产生两种磨削方法：偏心磨削法和同心磨削法。同心磨削法就是磨削后保持连杆轴颈的轴线位置不变，即曲柄半径和分配角不变。柴油机曲轴磨削时，常采用同心法，保持曲柄半径不变，柴油机的压缩比不变，但每次的磨削量大。当前，在汽车使用期内，大修次数减少，用同心法可以确保发动机性能不变。偏心磨削法是按磨损后的连杆轴颈表面来定位磨削的，这时轴颈的中心线位置和曲柄半径均发生了变化。一般磨削后曲柄半径大于原曲柄半径，使压缩比增大，而且各缸变化不均匀，同时使整个曲轴的质量中心不处于曲轴主轴颈中心线上，引起曲轴不平衡，造成运转时的附加动载荷。因此，在连杆轴颈磨削时，应尽量减少曲柄半径的增加量，保证同位连杆轴颈轴心线的同轴度误差不大于±0．10mm，这样才能保证曲轴运转中的平衡。2.3 曲轴严重磨损后的修复如果发动机曲轴磨损严重，磨削法无法修复或效果较差，可采用等离子喷涂法来修复。2.3.1 喷涂前轴颈的表面处理①根据轴颈的磨损情况，在曲轴磨床上将其磨圆，直径一般减少0．50—1．00mm。②用铜皮对所要喷涂轴颈的邻近轴颈进行遮蔽保护。③用拉毛机对待涂表面进行拉毛处理。用镍条作电极，在6～9V、200～300A交流电下使镍熔化在轴颈表面上。2.3.2 喷涂将曲轴卡在可旋转的工作台上，调整好喷枪与工件的距离(100mm左右)。选镍包铝(Ni／AL)为打底材料，耐磨合金铸铁(NT)与镍包铝的混合物为工作层材料；底层厚度一般为0．20mm左右，工作层厚度根据需要而定。喷涂规范见表1。喷涂过程中，所喷轴颈的温度一般要控制在150～170℃。喷涂后的曲轴放入150—180℃的烘箱内保温2h，并随箱冷却，以减少喷涂层与轴颈间的应力。2.3.3 喷涂后的处理喷涂后要检查喷涂层与轴颈基体是否结合紧密,如不够紧密，则除掉重喷。如检查合格，可对曲轴进行磨削加工。由于等离子喷涂层硬度较高，一般选用较软的碳化锡砂轮进行磨削，磨削时进给量要小一些(0．05—0．10mm)，以免挤裂涂层。另外，磨削后一定要用砂条对油道孔进行研磨，以免毛刺刮伤瓦片。经清洗后，将曲轴浸入80—100℃的润滑油中煮8～10h，待润滑油充分渗入涂层后即可装车使用。粉末材料 粒度(目） 送粉量g/min 工作电压 工作电流（A） 喷涂功率(kw) Ni／AL 160-260 23 70 400～500 28～32 Ni/AL+NT 140～300 20 70 260-400 18～22