活塞的制造.docx
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活塞的制造
...................................................................................................................
Abstract..................................................................................................................
1.
21
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1
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1
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维修方法...........................................................................................................................................
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3.3活塞裂纹与检修.................................................................................................................................
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一般状况与原由...............................................................................................................................
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活塞裂纹造成的结果及办理方法...................................................................................................
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3.4活塞顶部烧蚀.....................................................................................................................................
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一般状况及原由...............................................................................................................................
7
烧蚀结果...........................................................................................................................................
7
检测方法...........................................................................................................................................
7
维修方法...........................................................................................................................................
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3.5活塞销孔的检修.................................................................................................................................
8
一般状况...........................................................................................................................................
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检测与维修标准...............................................................................................................................
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维修方法.........................................................................................................
错误!
不决义书签。
4
活塞损害检测与维修研究进度.........................................................................
错误!
不决义书签。
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结论...................................................................................................................
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鸣
谢...................................................................................................................
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参照文件.................................................................................................................
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不决义书签。
1
船用柴油机活塞损害的检测与维修技术的研究
2活塞的制造
活塞是柴油机的主要运动零件之一,它在高温、高压和高速来去运动条件下工作,蒙受着很大的机械应力和热应力。
所以,活塞要有足够的强度和硬度,优秀的导热性,
高的耐磨性和耐蚀性以及热稳固性;相对密度应足够地小以减小惯性力。
船用柴油机活塞资料一般采纳铸铁、铝合金和铸钢。
活塞资料的选择
中低速机的活塞资料
中低速柴油机活塞常用铸铁锻造,常用的铸铁为HT25-47、HT30-54灰铸铁或合金
铸铁,其金相组织应为细粒的珠光体或索氏体。
硬度值随合金元素的成分和活塞壁厚的不一样应为HB180—220。
中高速机活塞的资料
关于中高速柴油机,为了减少重量和减小惯性力,增添热传导性,铝合金被宽泛采
用。
ZL108共晶铝硅合金(含硅12%左右)是当前国内外应用最宽泛的活塞资料,它既可锻造也可锻造。
大型低速二冲程柴油机活塞资料
大型低速二冲程柴油机活塞头部资料常采纳
ZG25铸钢、ZG25Mo、ZG35CrMo合金
铸钢;裙部资料为HT25-47、HT30-54灰铸铁。
活塞毛坯的制造
整体式铸铁活塞毛坯的制造
整体式铸铁活塞毛坯多用砂模浇铸,手工造型,大批生产的小型铸铁活塞采纳金属浇铸。
整体式铝活塞毛坯的制造
铝活塞常用的制造方式有锻造和锻造两种。
成批生产整体式铝活塞时,宽泛地使用金属硬模浇铸,为了提升铝活塞的锻造质量,此刻也宽泛地采纳低压锻造;用锻铝合金
LD8、LD11锻制活塞时,往常采纳模锻法,为了进一步提升活塞毛坯制造质量,人们采
-1-
用液态模锻,它是将液态金属直接浇入金属模型内,而后在压力作用下使液态金属成型,并在这种压力下结晶凝结和产生塑性变形。
活塞的加工的技术要求
活塞的尺寸精度
活塞加工时须知足以下尺寸精度要求:
(1)活塞头部往常按h8加工;裙部外圆按h7加工。
(2)为了使活塞销不致咬死或产生冲击,对活塞销孔的精度要求较高,往常高速柴油机为H6,中、低柴油机为H7。
浮动式活塞销孔,按基轴制加工,当活塞销加工精度为h5时,对高速柴油机采纳k6,对中速柴油机采纳k7。
(3)活塞环槽高度偏差应切合下表规定。
机型/环槽高度
>4.5—
>6--8
>8--10
>10--15
四冲程
二冲程
(4)为了保证压缩比的大小,对无调整压缩比垫片的柴油机,自活塞顶平面至销孔轴线距离的偏差为±;对有调整垫片者按h8加工。
(5)组合活塞头内孔按H7加工。
(6)活塞顶部和裙部壁厚偏差不超出均匀壁厚的10%。
活塞的形状精度
活塞加工时须知足以下形状精度要求:
(1)活塞裙部的圆度公差不得超出其尺寸公差的1/4,如裙部外圆为椭圆形或锥形者,则应按图纸要求。
(2)活塞销孔的圆度及圆柱度偏差为:
销孔直径≤100mm者,不大于。
销孔直径>100—200mm者,不大于。
(3)为了保证焚烧室形状正确,对活塞顶部的成形表面的要求为:
用样板检查,其空隙不大于。
活塞的地点精度
活塞加工时须知足以下地点精度要求:
(1)为了防止活塞在气缸内倾斜,活塞销空轴线应与活塞轴线垂直,其垂直度偏差不大于。
-2-
(2)活塞销孔轴线应与活塞轴线订交,其地点精度偏差为:
活塞直径≤200mm者,不大于。
活塞直径>200者,不大于。
(3)为了使活塞环在环槽内能有正确的地点,要求活塞环槽平面与活塞外圆轴线
垂直,其垂直度偏差为:
活塞直径≤200mm者,不大于。
活塞直径>200mm者,不大于。
(4)关于组合式活塞,其裙部端面Q与外圆D和内孔d1的垂直度偏差不大于
,其目的是使活塞裙和活塞杆组装时便于对中。
(5)活塞头端面与活塞轴线的垂直度偏差不大于,以保证组装时对中。
(6)活塞组装后,活塞头外圆对活塞裙外圆的径向圆跳动量偏差不大于,以保证活塞与气缸有正常的装置空隙。
(7)减磨环外圆与裙部外圆的径向圆跳动量不大于。
(8)活塞销孔轴线的同轴度偏差不大于¢。
3活塞损害的状况
活塞是柴油机的主要运动零件之一,是焚烧室的构成部分。
活塞工作时蒙受着很大的机械应力和热应力,同时还蒙受着摩擦。
所以,在使用中活塞易受破坏,特别是高增压柴油机的活塞。
活塞的主要损害形式包含:
活塞外圆表面及环槽的磨损、活塞裂纹及破碎、活塞顶部的烧蚀等。
活塞裙部的磨损、活塞销座孔的磨损和活塞顶部的损害。
活塞使用过程中
磨损最大的地方下平面常常磨损最严重。
环槽磨损后,槽的断面变为梯形(见图3-23),侧隙变大,负气缸的气密性变差。
并且还会加重泵油作用,惹起“窜油”和“窜气”。
活塞裙部的磨损要比环槽小得多,但裙部与气缸空隙过大时,将发生导向不良,造成敲
缸和润滑油耗量增大。
销孔的磨损常常发生在上下方向,结果能够惹起活塞销松旷发响。
活塞顶部的损害则是因为爆燃或早燃等不正常焚烧惹起的局部烧缺和穿洞。
1-原销孔;2-磨损后销
图1:
活塞的主要磨损部位
-3-
活塞外圆表面的磨损与修复
一般状况及原由
活塞外圆表面的磨损,一般发生在中小型柴油机的筒形活塞上,它是因为运行中活塞裙部起导向作用和蒙受侧推力造成的。
关于大型十字头式柴油机,活塞与气缸套之间
的空隙较大,运行中活塞裙不起导向作用也不蒙受侧推力,所以在正常的运行中是不会发生活塞外圆表面磨损的,只有在活塞运动装置不正或滑块磨损以及拉缸等异样状况下才能发生外圆磨损。
(1)从构造来看,活塞内腔裙部和活塞销座的过渡圆角偏小,其厚度过渡不好,容
易形成应力集中,是裙部断裂的主要原由。
(2)在焚烧上止点后3°活塞下行时,活塞裙部与缸套敲击的地区,恰幸亏裙部的最低边,形成对缸套的磨损印迹。
(3)在焚烧上止点后17°活塞下行时,活塞与缸套的接触压力最大,达23MPa,这个最大接触压力地区在活塞裙部的中部,形成对缸套的磨损印迹。
(4)活塞裙部的承压地区的面积过小,实质工作时的承压地区的角度不到30°。
(5)需要调整活塞裙部与销座间的过渡半径,改正活塞径向刚度。
损害造成的结果
活塞裙外面磨损后,使裙部直径变小,横截面产生圆度、纵截面产生圆柱度等几何形状偏差。
检测方法
往常采纳外径千分尺进行丈量,丈量部位主假如裙部,即裙部上端10—20mm处开
始,每隔100—200mm丈量一次。
每次丈量同一截面内相互垂直的两个直径:
平行的和垂直于曲轴方向的直径。
把各截面的丈量结果记录在表格中,计算出圆度和圆柱度并与
-4-
说明书或规范中的磨损极限比较,以确立活塞裙部的磨损程度。
表2:
活塞裙部外圆表面磨损极限
气缸直径
筒形活塞裙部
十字头式活塞裙部
圆度
圆柱度
圆度
圆柱度
--100
>100--150
>150--200
>200--250
>250--300
>300--350
>350--400
>400--450
>450--500
>500--550
>550—600
>600—650
>650—700
>700—750
>750--800
维修方法
活塞裙部磨损超出磨损极限时不可以使用,应依据磨损程度进行修复或换新。
当磨损程度不太重时,推行裙部外圆光车以除去几何形状偏差,但不可以影响活塞与气缸套之间的配合空隙;若光车后不可以保证活塞与气缸套之间的配合空隙,铝活塞则应换新,铸铁活塞则可采纳喷涂(焊)、低温镀铁等方法使之恢还原有尺寸以恢复要求的
配合空隙。
铸钢活塞可进行堆焊恢复尺寸。
活塞环槽的磨损与修复
一般状况及原由
活塞环槽磨损是常有的活塞破坏形式,铝合金资料的活塞这种破坏许多。
产生环槽
磨损的原由,一方面是因为活塞环在环槽内不停地来去运动(即环上、下运动),径向运动(换的胀、缩运动)、展转和歪曲(环张口部分)运动,使环槽遇到磨损;另一方
面,是因为进气中的硬质微粒、燃气中的硬质炭粒,特别是燃用重油时炭粒更大、质地更硬,都会加快环槽的磨损。
别的,活塞环槽的高温更是环槽磨损不行忽略的重要原由。
高温会破坏与环槽配合面间的油膜,高温会降低活塞资料的机械性能,高温还会使环槽
-5-
发生形变,因此促进磨损更为快速。
损害造成的结果
活塞环槽磨损后活塞环与环槽的平面空隙增大,活塞环的密封性降落,以及产生漏
气、压缩压力和迸发压力降低等不良结果。
环槽磨损使环槽的截面形状由矩形变为梯形,
并且第一、二道环槽磨损较快,在正常状况下环槽的磨损率为。
检测方法
采纳环槽样板和塞尺检查环槽高度的变化状况,进而能够认识环槽的磨损程度。
样
板是以新环的环槽高度为准制作的,环槽磨损就会使活塞环与环槽的配合空隙---平面
空隙增大,平面空隙超出同意值时,环槽应进行修复。
维修方法
环槽磨损严重时可采纳以下方法修复:
(1)光车或磨削环槽端面,而后配以相应加大尺寸的活塞环。
比如,MAN型柴油机活塞环槽磨损后,光车使环槽高度较原设计槽高大以上时,便可配一加大尺寸的活塞环(最多加大)。
但应注意,车削或磨削环槽端面时,不该使环槽槽脊厚度过分削弱,一般槽脊减薄量不得超出源槽脊厚度的20%--30%,同时不一样意在同一活塞上有两个以上的不一样尺寸的活塞环。
(2)大型钢质活塞可进行环槽堆焊,焊退后火除去应力,而后在光车环槽至要求的尺寸。
为了提升环槽耐磨性,可对环槽端面施以表面淬火办理。
(3)在环槽内镶垫环。
光车环槽端面除去几何形状偏差,而后在环槽下端面镶耐磨垫环使环槽高度恢还原有尺寸,因此也就恢复与环的配合空隙。
垫环能够焊在环槽端面上,此称镶死环法,即永远性的;也能够不固定,采纳过盈连结以便改换,此称镶活环法,但垫环破坏或连结松动简单落入汽缸中引举事故。
所以采纳镶死环法维修居多。
(4)环槽端面镀铬。
第一光车环槽使其拥有正确的几何形状后进行镀铬,它不单可
以恢复环槽原有的尺寸,并且能够提升环槽端面的耐磨性。
我国6ESDZ75/160型柴油机活塞上、下端面均镀铬。
活塞裂纹与检修
一般状况与原由
活塞产生裂纹的部位一般在活塞顶面、环槽、冷却侧和销座处。
活塞顶部产生的主假如应力惹起的,特别是强载柴油机,其次是机械应力所致。
柴
油机运行时,活塞顶部温度散布不均匀,顶面中央或边沿温度最高,如钢或铸铁活塞可
达450℃;铝活塞可达300--375℃;顶面冷却侧的温度及第一道活塞环槽的温度在200℃左右。
所以,在活塞顶部各处存在温差及温差应力,活塞在高压气体作用下产活力械应力,并且这些应力又都是周期性的。
所以,当活塞顶面冷却不充足、柴油机超负荷时均
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会使活塞顶部过热,产生热效应力。
柴油机屡次起动、泊车就会以致活塞顶面热疲惫而产生裂纹。
活塞顶面裂纹方向随应力不一样而异。
凸形顶面活塞多产生径向裂纹,平顶活塞在径向和四周都可能产生裂纹,均是热应力造成;活塞顶面上的起吊孔和冷却侧的增强筋根
部等处因应力集中产生裂纹;环槽裂纹主假如因为机械应力过大所致,但第一道环槽工作条件恶劣,除机械应力外还有热应力的作用,所以第一道活塞环槽产生裂纹状况较其余环槽为多。
关于四冲程筒形活塞来说,活塞销座处裂纹更为常见,主假如因机械应力过大所致。
除此以外,中小型柴油机活塞还可能因设计、材质及其余原由等惹起活塞破碎的严重状况。
活塞裂纹造成的结果及办理方法
活塞顶部产生裂纹状况较轻时可采纳焊补工艺进行维修;当裂纹严重甚至自顶面触火侧裂至冷却侧,或许在冷却侧产生裂纹等则没法维修,只好换新。
活塞顶部烧蚀
一般状况及原由
活塞顶部直接与燃气和火焰接触,温度很高,特别当喷油准时不正确或喷油器安装
不良时使顶部温度激增而过热。
柴油机燃用重油时,简单使活塞顶部产生高温矾腐化,这是因为活塞顶部冷却不充足简单达到发生钒腐化的温度。
所以,当活塞资料在过热的
状况下发生氧化和脱碳时,会使化学成分被烧损和金相组织发生变化。
在上述各样要素的综合作用下,活塞顶面出现金属层层剥落而渐渐变薄,并且出现麻点,其大小、深浅及散布各异。
这种现象即为顶部烧蚀,严重时顶面可被烧穿。
烧蚀结果
活塞顶部烧蚀将使活塞顶部强度降低、顶部厚度减薄和形状改变,以致影响压缩比的大小和破环柴油机的正常运行。
检测方法
活塞顶部烧蚀的程度可用活塞顶部样板和塞尺进行检测。
丈量时,将一专于丈量用的活塞环置于第一道环槽中,将样板卡于活塞顶上,样板下端与活塞环上端面接触。
使
样板沿活塞轴线转动,一般每转45°即丈量一次样板与活塞顶面之间的空隙。
当空隙值达6mm时(SulzerRLB66说明书规定)进行焊补维修。
维修方法
在缺少备件或应急的状况下也可采纳以下举措:
(1)改变活塞的安装地点。
B&W型柴油机活塞顶部烧蚀主要发生在两只喷油器喷油
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部位。
因为燃油集中在该部位焚烧,加上此种机型活塞为油冷却,冷却成效差,以致该部位过热、积碳,以致最后被烧伤。
这种机型往常采纳样板和塞尺检测。
当烧伤尚不严重时,可将活塞安装地点转动90°,改变喷油对应的部位,使原烧伤部位避开喷油区,这样可不用维修持续使用。
(2)焊补维修。
当烧伤严重时(最大烧损量靠近规定值),可采纳堆焊金属工艺,进行焊补维修,机械加工使之恢复生塞顶部原装。
(3)但当活塞顶部厚度减至设计尺寸的一半时,此活塞应报废。
MAN型柴油机活塞顶部烧蚀主要发生在顶部边沿及起吊孔邻近,甚至涉及第一道环槽脊部。
同时,还可能
产生好多纵向小裂纹。
这种状况主假如因为燃气泄漏造成。
高增压和燃用重油均会使这种破坏增加。
活塞销孔的检修
一般状况
在判定活塞以前,一定先除去其表面的积碳。
塞四周表面不该有拉伤、烧伤顶部不该有与气门撞击的伤痕环槽不该有断裂的边沿。
活塞销孔与销的配合是过盈配合,过盈量一般为0.01—。
活塞裙部与汽缸套的配合空隙应切合要求。
检测与维修标准
活塞销孔的相互尺寸可用内径百分尺或用量缸丈量。
丈量时,沿销孔长度方向各取两个截面测相互垂直的两个直径尺寸,所测数值均匀数就是塞销孔的实质尺寸。
丈量活
塞裙部时,在销孔的部和下部取截面,在每个截面上丈量与销孔垂直水平两个方向的直
径尺寸,取其均匀值。
若销孔与活塞销的配合过盈量、环槽与活塞环塞裙部与汽缸套
的配合空隙超出同意值,或表面部有损害深度超出和裙部直径超出极—限值的活塞或虽未超出同意值但维修时需要改换新汽缸套时,应改换新活塞。
活塞维修关于有使用
价值的旧活塞,可进行以下维修环槽维修:
在车床大将环槽加大到下一级维修尺寸,配用加厚的活塞环。
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