活塞的檢查與修復方法

丁磊

活塞的主要作用是承受氣缸中高溫高壓氣體產生的膨脹力，并將此壓力通過活塞銷傳給連桿，以推動曲軸旋轉。同時活塞頂部還與氣缸蓋、氣缸壁組成燃燒室。活塞是柴油機的主要運動機件之一，工作時承受很大的機械應力和熱應力。活塞的主要損壞形式有外圓表面及環槽的磨損、裂紋和破裂，頂部燒蝕。

一、活塞外表面磨損的檢修

1. 活塞外表面磨損部位與測量

活塞裙部外表面磨損后，裙部直徑減小，活塞與氣缸的間隙增大；橫截面產生圓度誤差、縱截面產生圓柱度誤差，這些都直接影響活塞的工作性能和柴油機的功率。用外徑千分尺、游標卡尺測量活塞的上部、中部和裙部的外徑，有減磨環的還要測每道環的外徑。測量每一測量點的橫截面上互相垂直的兩個直徑：首尾方向和左右舷方向。將測量值記錄在表格中，計算出每個橫截面的圓度、縱截面的圓柱度，以其中最大值與說明書或標準比較，以確定活塞的磨損程度。

2．活塞外表面磨損的修復

磨損不嚴重時，光車裙部外圓，消除幾何誤差，滿足活塞—缸套間隙的可繼續使用。否則按材料處理：鋁活塞換新；鑄鐵活塞熱噴涂、鍍鐵恢復尺寸；鑄鋼活塞鍍鐵、堆焊恢復尺寸；減磨環過度磨損、嚴重拉傷或松動時應換新。

二、活塞環槽磨損的檢修

1．活塞環槽磨損的原因

主要是由于環在環槽中相對運動：往復、徑向、回轉和扭曲；其次是進氣中灰塵硬粒、燃氣中的炭粒，特別燃用重油，炭粒更大更堅硬；燃燒室高溫使活塞頭和環槽變形，材料性能下降，環與環槽之間的油膜破壞，環槽磨損更加嚴重。

環槽磨損使其與環的配合間隙增大，活塞環的密封性下降，產生漏氣、壓縮壓力和爆發壓力降低和進入環背面燃氣增多，高壓燃氣將環壓向缸壁致使環容易折斷。環槽磨損使環槽截面形狀由矩形變為梯形或出現磨臺，且以第一、二道環槽為重為快，一般活塞環槽的磨損量在0.01 mm／kh以內為正常磨損。

2．環槽磨損的測量與修復

環槽磨損情況是通過樣板和塞尺測量環槽高度的變化來確定。樣板是以新環環槽高度為準制作的，也可以用一只新環作樣板。測量時，將樣板水平插入環槽并緊貼環槽下端面，用塞尺測量環與環槽上端面之間的距離，即配合間隙，稱為平面間隙。測量值與說明書或標準比較。當超過極限值時，說明環槽磨損嚴重，應予以修復。根據具體情況可選用以下方法：

（1）光車或磨削環槽端面，依此修理尺寸配以相應加大尺寸的活塞環，保證平面間隙符合要求。采用此法時應考慮到環槽加大將使槽脊厚度減小、強度降低。為了不使槽脊過分減薄，要求槽脊減薄量不得超過原槽脊設計厚度的20％～25％。另外，要求同一活塞上不得有兩個環糟采用此法修理。因為各環槽的修理尺寸不同，新配活塞環尺寸不同，同一活塞上有多種規格的活塞環將給備件供應和管理帶來麻煩。

（2）環槽鑲墊環。低速柴油機鋼制活塞的環槽端面嚴重磨損可用鑲墊環修理：首先光車環槽端面消除幾何形狀誤差，然后在環槽下端面上鑲耐磨墊環，使環槽恢復原始高度尺寸和恢復與環的配合間隙。墊環采用焊接工藝焊于環槽下端面上形成永久性連接，稱為鑲死環法，此法連接牢固，使用中不會脫落，但墊環磨損后難于修理；采用過盈配合將環鑲于環槽端面上，稱為鑲活環法，由于環不固死在端面上便于再度磨損后更換，但也易于松動脫落到缸內引起事故。

三、活塞裂紋的檢修

1．活塞頭觸火面裂紋

活塞頭部觸火面裂紋一般指在活塞頂面產生的徑向或周向裂紋、起吊孔邊緣裂紋及第一道環槽根部裂紋。

活塞頭部裂紋主要是熱應力引起的，同時還有機械應力的作用。柴油機運轉時，活塞頂部溫度分布不均，頂部中央或邊緣溫度最高。在正常工作條件下，活塞頭部各處存在著溫差應力和高壓燃氣作用的機械應力等，而且這些應力又都是周期性的；當噴油定時不正、燃油霧化不良或火焰直接觸及活塞頂面就會造成局部過熱，引起熱應力；當柴油機超負荷運轉或活塞頂部冷卻不充分也會引起熱應力。因此一旦柴油機頻繁啟動、停車就會在活塞頭部產生熱疲勞裂紋。活塞頂面的起吊孔和環槽根部等處都存在應力集中而產生裂紋。

活塞頂面冷卻不充分是水冷活塞冷卻側結垢嚴重或油冷活塞頂面積碳嚴重的結果，都會使活塞散熱不良引起局部過熱，導致裂紋。通常，結垢層或積碳層厚度超過0.5 mm時，就會使因過熱產生裂紋的可能性急劇增加。所以，柴油機應定期吊缸檢修、保養，防止裂紋產生。

2．活塞冷卻側裂紋

筒狀活塞的活塞銷座、頂部冷卻側產生裂紋很多見，主要是由于機械應力過大引起。活塞頂部裂紋較輕時可采用焊補或鋼活塞頂部局部更換；活塞環槽根部裂紋、活塞上穿透性裂紋及冷卻側裂紋因無法修復時應換新活塞。

四、活塞的選配原則

1．換用新活塞，同時選配新的活塞環和活塞銷。

2．同一臺發動機，應選用同一廠牌的同一尺寸組的活塞，以使其材質、性能和尺寸一致。

3．同一臺發動機，同一組活塞直徑差不能大于0.025 mm，質量差不得超過活塞平均質量的2%。

4．活塞的選配應以氣缸修理尺寸為依據，即選用與氣缸同級修理尺寸的活塞，加大直徑數字刻在活塞頂部，以便識別和選配。（02）

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