汽缸蓋裂紋和變形的原因及預(yù)防

馬曉棟

發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸蓋和缸體都是由灰鑄鐵鑄成的多孔薄壁零件，在工作中承受高溫、高壓、交變載荷及鑄件內(nèi)部殘余應(yīng)力的作用，在缸蓋的進(jìn)、排氣門座之間，氣門座圈鑲塊處，渦流鑲塊周圍或在水套等處常容易產(chǎn)生裂紋；而缸蓋與缸體的結(jié)合平面也常常產(chǎn)生變形。裂紋或變形產(chǎn)生后，則會(huì)使汽缸壓力下降，啟動(dòng)困難，功率降低，甚至使發(fā)動(dòng)機(jī)喪失工作能力。

一、缸蓋裂紋和變形的原因

缸蓋經(jīng)常在高溫高壓下工作，其裂紋和變形的主要原因是由于局部熱應(yīng)力集中和使用不當(dāng)所致。

1.工作中缸蓋底面不能保持穩(wěn)定的受力和恒溫。缸蓋在工作中所承受的壓力和溫度變化較大，在局部承受巨大壓力的同時(shí)還承受巨大的熱交變應(yīng)力。由于長期工作，會(huì)使鑄鐵材質(zhì)發(fā)生改變，強(qiáng)度下降，產(chǎn)生熱塑性變形。

2.缸蓋底面的溫度分布不均勻，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚不一。因氣缸蓋下平面的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，壁厚不一，故其各部的冷卻效果和機(jī)械強(qiáng)度就不一樣。另外，缸蓋鑄件本身還存在有一定的殘余應(yīng)力，加之溫差的存在，便容易產(chǎn)生局部熱應(yīng)力集中現(xiàn)象。

3.水道內(nèi)腔積垢，影響傳熱。由于長時(shí)間的使用，會(huì)使水道內(nèi)腔沉積水垢和油污，以致水道變窄，水流不暢，影響熱量的傳遞，使缸蓋底面溫度升高，加速裂紋和變形的產(chǎn)生。

4.冷卻系的原因。冷卻水不足，風(fēng)扇皮帶過松，風(fēng)扇葉片裝反，未安裝阻水圈，或水箱散熱芯被污物堵塞時(shí)，會(huì)導(dǎo)致冷卻水溫度偏高，冷卻變差，使發(fā)動(dòng)機(jī)過熱，引起裂紋和變形。

5.發(fā)動(dòng)機(jī)的故障。噴油量或噴油壓力過大過小，噴油時(shí)間過早過晚，或發(fā)動(dòng)機(jī)長時(shí)間超負(fù)荷等原因，也會(huì)使底面溫度升高，而導(dǎo)致裂紋或變形。

6.拆裝原因。缸蓋在高溫時(shí)拆卸；不按規(guī)定順序擰緊或擰松缸蓋螺母，或在擰缸蓋螺母時(shí)的力矩不一致，使缸蓋產(chǎn)生局部應(yīng)力，引起翹曲變形。

7.使用原因。在缺水“開鍋”時(shí)，驟加冷水，使缸蓋的各部分冷卻速度不一，引起裂紋和變形。

二、預(yù)防缸蓋裂紋和變形的措施

1.在安裝氣缸蓋時(shí)，應(yīng)保證氣缸墊、氣缸蓋和氣缸體接觸面的清潔，按規(guī)定順序和力矩分2～3次均勻擰緊氣缸蓋螺母；拆卸時(shí)，應(yīng)在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻后進(jìn)行，并按氣缸蓋螺母擰緊時(shí)的相反順序逐個(gè)擰松。缸蓋拆下后應(yīng)平放，切勿損傷工作面。

2.使用中要正確調(diào)整供油提前角和噴油壓力，保證良好的燃燒條件；避免長時(shí)間超負(fù)荷作業(yè)，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在正常的冷卻水溫下工作，以防氣缸蓋底面溫升過高。

3.定期用清洗液洗刷冷卻系，以清除水腔內(nèi)的水垢和油污；及時(shí)清除水箱散熱芯積附的塵土和污物；水封漏水應(yīng)及時(shí)更換并按規(guī)定調(diào)整風(fēng)扇皮帶緊度。

4.因缺水使水溫過高時(shí)，不得驟加冷水，須怠速運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間，待水溫降低后，再慢慢加入溫水或熱水。

5.冬季啟動(dòng)時(shí)應(yīng)先加熱水預(yù)溫，嚴(yán)禁啟動(dòng)后再加冷水；冬季在熱車情況下，不要立即放冷卻水，以防產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，留下暗傷。