發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸珩磨質(zhì)量微觀結(jié)構(gòu)測評(píng)研究

□ 付東成 □ 尤風(fēng)青

上海大眾動(dòng)力總成有限公司 上海 201807

1 研究背景

發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),缸孔和活塞不停地進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，需要得到潤滑。如果潤滑油過多,容易引發(fā)燒機(jī)油。若潤滑油太少,則容易拉缸,使氣缸表面被劃傷,從而縮短發(fā)動(dòng)機(jī)壽命。大量上路試驗(yàn)和臺(tái)架試驗(yàn)表明,發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生燒機(jī)油或拉缸現(xiàn)象與發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的微觀結(jié)構(gòu)有關(guān),這是因?yàn)榻?jīng)珩磨形成的氣缸內(nèi)壁微觀結(jié)構(gòu)，對氣缸內(nèi)壁形成穩(wěn)定油膜起著決定性作用。光滑的氣缸內(nèi)壁可使發(fā)動(dòng)機(jī)具有良好的潤滑效果,從而延長發(fā)動(dòng)機(jī)壽命。以往一段時(shí)間內(nèi)，在珩磨加工發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的過程中，對內(nèi)壁微觀結(jié)構(gòu)測評(píng)的重要性和作用認(rèn)識(shí)不足,影響了氣缸珩磨的質(zhì)量，筆者就此對發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸珩磨質(zhì)量微觀結(jié)構(gòu)測評(píng)進(jìn)行研究。

2 測評(píng)組成

發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸珩磨制造中，微觀結(jié)構(gòu)測評(píng)由檢測和評(píng)價(jià)兩部分組成。對珩磨制造中微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測的設(shè)備主要有光學(xué)顯微鏡和反射式電子顯微鏡。檢測是對可見的被檢實(shí)物進(jìn)行量化，評(píng)價(jià)是根據(jù)光學(xué)顯微鏡和反射式電子顯微鏡觀測、記錄下的結(jié)果,對照標(biāo)準(zhǔn)圖形進(jìn)行比照并分項(xiàng)評(píng)分,取多項(xiàng)評(píng)分的平均值作為最后的評(píng)價(jià)結(jié)果[1-3]。

3 評(píng)價(jià)項(xiàng)目分析

發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸珩磨表面微觀結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)主要以珩磨紋方向、珩磨紋形狀、珩磨紋構(gòu)造、珩磨質(zhì)地整潔度、擠壓魚鱗痕、綜合影像六個(gè)項(xiàng)目為標(biāo)準(zhǔn),通過給這六個(gè)項(xiàng)目打分,綜合評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的制造質(zhì)量和日后發(fā)動(dòng)機(jī)的工作壽命[4]。

(1) 珩磨紋方向。發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸經(jīng)過珩磨后,缸孔表面會(huì)形成劃痕,這是由珩磨頭縱向和徑向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。當(dāng)縱向和徑向運(yùn)動(dòng)的線速度相等時(shí),便形成45°的夾角。一般而言,劃痕夾角為45°±7°。當(dāng)檢測到劃痕夾角超過允許范圍時(shí),需馬上調(diào)整珩磨頭并修正珩磨速度,使珩磨劃痕始終保持正確的夾角。

(2) 珩磨紋形狀。發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸經(jīng)珩磨后,顯微鏡下表面形狀為均勻布滿輪廓的清晰平行四邊形。一旦形狀發(fā)生變化,需將檢測樣本和專用樣板進(jìn)行對照,找出原因，明確糾正措施。通常而言，應(yīng)檢查和調(diào)整機(jī)床參數(shù)，或調(diào)換刀具組中磨損嚴(yán)重的砂條,從而保證珩磨后的珩磨紋形狀正確[5-7]。

(3) 珩磨紋構(gòu)造。劃痕溝槽的寬度一般要求為0.01～0.03 mm,這一寬度是對珩磨用砂條材質(zhì)反饋的依據(jù)。若一段時(shí)間內(nèi)這一寬度變化超出上述范圍,就成為更換砂條的預(yù)警[8-9]。

(4) 珩磨質(zhì)地整潔度。珩磨過程中需使用珩磨液,沒有足夠的珩磨液會(huì)使珩磨紋路凹凸不平。紋路凹凸不平會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)在日后工作時(shí)表面潤滑不暢。此外，還要確保珩磨液清潔無雜質(zhì),這樣才能保證珩磨加工表面的整潔度[10-11]。

(5) 擠壓魚鱗痕。發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸加工表面出現(xiàn)擠壓魚鱗痕的原因?yàn)榧庸ば纬傻拿虥]有及時(shí)脫落,或脫落在珩磨液中,又因后續(xù)珩磨壓力粘合在缸孔表面，形成擠壓魚鱗狀的痕跡。加工中應(yīng)注意對珩磨液及時(shí)過濾和更換,杜絕擠壓魚鱗痕的產(chǎn)生。

(6) 綜合影像。這是發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸加工表面在顯微鏡下的總體影像，可以觀察氣缸表面是否留下無規(guī)則、不連續(xù)的劃痕等。綜合影像同時(shí)是觀察和評(píng)價(jià)珩磨加工綜合水平的依據(jù)之一。

4 測評(píng)結(jié)果

對發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸珩磨質(zhì)量微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，根據(jù)樣本對檢測結(jié)果進(jìn)行評(píng)分,一般為1～5分。德國大眾企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,1分為最好,超過3.5分為不合格。筆者研究的產(chǎn)品最初評(píng)分為2.8分,與大眾歐洲工廠有一定差距。經(jīng)過長期對發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸珩磨質(zhì)量微觀結(jié)構(gòu)測評(píng)進(jìn)行學(xué)習(xí)、實(shí)踐、摸索、改進(jìn),目前已能比較全面、準(zhǔn)確地對發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸珩磨質(zhì)量微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行測評(píng)，并根據(jù)實(shí)時(shí)測評(píng)結(jié)果對珩磨加工工藝進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化,提高產(chǎn)品的質(zhì)量。經(jīng)過一年多的反復(fù)試驗(yàn)和改進(jìn),產(chǎn)品評(píng)分現(xiàn)已達(dá)到2.2分,提高了發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的珩磨質(zhì)量,使發(fā)動(dòng)機(jī)的工作壽命顯著延長。