關于發動機曲軸的磨損及修復策略談
2019-01-04何人葵
（云錫職業技術學院）
（云錫職業技術學院）
摘 要：曲軸是發動機的重要組成部分，形狀復雜、剛性較差，其技術狀態會對發動機的正常運轉產生較大的影響。因此，日常要注意做好曲軸的維護和保養工作，以盡可能的減少各種損傷，尤其是磨損的出現。本文，筆者即對發動機曲軸的磨損及修復策略進行簡要的分析。
關鍵詞：發動機；曲軸；磨損；修復
曲軸是發動機的組成部分之一，可以承接連桿的往復運動，變成循環運動。在發動機工作的過程中，曲軸的各軸頸表面較易出現磨損。一旦磨損修復不及時，極易影響到發動機的正常工作，從而導致安全隱患和經濟損失等一系列的問題。因此，對發動機曲軸的磨損成因和特點的分析，以及對修復措施的研究至關重要。
1 發動機曲軸磨損的修復工藝分析
1.1曲軸磨損修復方法研究
在修復發動機曲軸磨損的時候，可以采取刷鍍或者噴涂的方式。但是，刷鍍修復一般只應用于修復極小的范圍，噴涂修復則大多用來進行大面積修復。但是，這兩種修復方法均存在一定的弊端，無法滿足較大程度曲軸磨損的修復。因此，我們嘗試利用焊條電弧焊來進行修復。焊條電弧焊修復方式的修復層可以和工件基體進行冶金結合，強度較高，在實際修復的厚度方面也不會受到限制。而且，焊接工藝和方法都較為簡單。
1.1曲軸磨損修復方法研究
在修復發動機曲軸磨損的時候，可以采取刷鍍或者噴涂的方式。但是，刷鍍修復一般只應用于修復極小的范圍，噴涂修復則大多用來進行大面積修復。但是，這兩種修復方法均存在一定的弊端，無法滿足較大程度曲軸磨損的修復。因此，我們嘗試利用焊條電弧焊來進行修復。焊條電弧焊修復方式的修復層可以和工件基體進行冶金結合，強度較高，在實際修復的厚度方面也不會受到限制。而且，焊接工藝和方法都較為簡單。
1.2修復材料分析
鑄鐵焊接大多采用焊條電弧熱焊和冷焊。綜合考慮熱焊和冷焊的特點和工藝需要，決定選用球墨鑄鐵同質焊條。
?。?）球墨鑄鐵。球墨鑄鐵中含有較多的C，以及S和P等雜質元素。在焊接的過程中，較易在接頭出現白口化傾向和淬硬傾向，導致白口組織和淬硬組織等的出現。而且，其中剛還存在Mg，Ca等各種球化劑，焊接條件下很難達到良好的匹配效果，焊接難度較大。
鑄鐵焊接大多采用焊條電弧熱焊和冷焊。綜合考慮熱焊和冷焊的特點和工藝需要，決定選用球墨鑄鐵同質焊條。
?。?）球墨鑄鐵。球墨鑄鐵中含有較多的C，以及S和P等雜質元素。在焊接的過程中，較易在接頭出現白口化傾向和淬硬傾向，導致白口組織和淬硬組織等的出現。而且，其中剛還存在Mg，Ca等各種球化劑，焊接條件下很難達到良好的匹配效果，焊接難度較大。
（2）焊接修復材料的選擇。①焊芯。選用鑄鐵同質焊芯（φ3.2mm），其中含有強石墨化元素，化學成分組成如表1所示。②焊條藥皮。在選擇球墨鑄鐵同質焊條藥皮到時候，要選用低氫型的藥皮，并利用低稀土鎂合金球化劑（w（Mg）7.0%，w（Si）40%）進行球化處理。焊條藥皮配方如表2所示。根據表2中的配方，制備出焊條，烘干備用。
2 發動機曲軸磨損的具體修復過程分析
修復之前要做好準備工作，首先用汽油清洗曲軸，并徹底去除清需要修復區域內的各種雜質。其次，用石棉包裹不需要修復的部位，避免在修復過程中對其造成損傷。接著，利用氧乙炔火焰進行預熱，并烘干球墨鑄鐵焊條備用。
修復之前要做好準備工作，首先用汽油清洗曲軸，并徹底去除清需要修復區域內的各種雜質。其次，用石棉包裹不需要修復的部位，避免在修復過程中對其造成損傷。接著，利用氧乙炔火焰進行預熱，并烘干球墨鑄鐵焊條備用。
2.1底層焊接
利用球墨鑄鐵同質焊芯氬弧焊進行底層焊接，采用直流反接的方式，焊接電流保持為180A。焊接過程種要考慮到曲軸的尺寸和剛度，以及焊接應力的變化等，合理采用分段、斷續的方式進行焊接。每焊完15mm左右之后，要即刻用小鐵錘錘擊焊層以釋放應力，接著再進行焊接。
2.2填充焊接和分散焊接
底層焊接完畢之后，接著利用φ3.2mm球墨鑄鐵焊條進行填充焊接，采用直流反接的方式，電流保持為110A。焊接過程中要按照直線運條法進行分散焊接。每焊完20mm左右之后，要即刻用小鐵錘錘擊焊層以釋放應力，接著再進行焊接。并進行仔細的檢查，如果發現裂紋，要進行徹底鏟除并重新進行焊接。
2.3堆焊
為了避免在堆焊過程中曲軸出現翹曲變形，可以將曲軸豎起斌改進型固定，然后利用φ3.2mm球墨鑄鐵焊條對出現磨損的軸頸進行堆焊。每完成一道焊道，即及時的清除焊渣，并進行錘擊。然后停止焊接，等待溫度自然冷卻至200℃左右之后，再繼續進行第二環的堆焊，并保證環與環之間適當重疊。堆焊之后做好清渣工作，并對焊縫用小鐵錘錘擊焊層以釋放應力。然后，利用氧乙炔火焰進行焊后后熱，并用石棉覆蓋，使之逐漸冷卻至室溫，即完成對發動機曲軸磨損的修復。
利用球墨鑄鐵同質焊芯氬弧焊進行底層焊接，采用直流反接的方式，焊接電流保持為180A。焊接過程種要考慮到曲軸的尺寸和剛度，以及焊接應力的變化等，合理采用分段、斷續的方式進行焊接。每焊完15mm左右之后，要即刻用小鐵錘錘擊焊層以釋放應力，接著再進行焊接。
2.2填充焊接和分散焊接
底層焊接完畢之后，接著利用φ3.2mm球墨鑄鐵焊條進行填充焊接，采用直流反接的方式，電流保持為110A。焊接過程中要按照直線運條法進行分散焊接。每焊完20mm左右之后，要即刻用小鐵錘錘擊焊層以釋放應力，接著再進行焊接。并進行仔細的檢查，如果發現裂紋，要進行徹底鏟除并重新進行焊接。
2.3堆焊
為了避免在堆焊過程中曲軸出現翹曲變形，可以將曲軸豎起斌改進型固定，然后利用φ3.2mm球墨鑄鐵焊條對出現磨損的軸頸進行堆焊。每完成一道焊道，即及時的清除焊渣，并進行錘擊。然后停止焊接，等待溫度自然冷卻至200℃左右之后，再繼續進行第二環的堆焊，并保證環與環之間適當重疊。堆焊之后做好清渣工作，并對焊縫用小鐵錘錘擊焊層以釋放應力。然后，利用氧乙炔火焰進行焊后后熱，并用石棉覆蓋，使之逐漸冷卻至室溫，即完成對發動機曲軸磨損的修復。
3 修復結果測試
為了驗證上述修復方式的效果，我們結合實例進行分析。現在假設一輛重型卡車因為長期負重和運輸，發動機曲軸主軸頸處出現磨損，需要進行修復。且已知該車發動機曲軸連桿軸頸直徑為95mm，主軸頸直徑為180mm，材質為球墨鑄鐵（w（Si）3.5%～4.0%，w（C）3.2%～3.4%，w（Mn）0.2%～0.4%）。按照上文分析得出的修復措施，采用球墨鑄鐵同質焊條進行曲軸修復。經取樣測試硬度，可以發現，因為冷卻較快，熔合區的硬度要高于焊縫區，而焊接修復區的平均硬度要高于母材。硬度均可以滿足發動機曲軸構件在使用過程中的具體要求，修復效果良好。即提示，本文提出的修復措施是有效的。具體結果如表3所示。
為了驗證上述修復方式的效果，我們結合實例進行分析。現在假設一輛重型卡車因為長期負重和運輸，發動機曲軸主軸頸處出現磨損，需要進行修復。且已知該車發動機曲軸連桿軸頸直徑為95mm，主軸頸直徑為180mm，材質為球墨鑄鐵（w（Si）3.5%～4.0%，w（C）3.2%～3.4%，w（Mn）0.2%～0.4%）。按照上文分析得出的修復措施，采用球墨鑄鐵同質焊條進行曲軸修復。經取樣測試硬度，可以發現，因為冷卻較快，熔合區的硬度要高于焊縫區，而焊接修復區的平均硬度要高于母材。硬度均可以滿足發動機曲軸構件在使用過程中的具體要求，修復效果良好。即提示，本文提出的修復措施是有效的。具體結果如表3所示。
4 結語
作為發動機的重要組成部分，曲軸的磨損一直是人們關注的問題。一旦磨損修復不及時，極易導致一系列問題的出現。通過本文的分析我們也了解到，曲軸磨損的出現時受到諸多因素的影響，且具有自身的特點。因此，結合曲軸的實際情況，我們嘗試利用球墨鑄鐵同質焊條，采用科學的焊接方式來修復曲軸損傷。并通過實例驗證，證實了修復措施的有效性。但是，為了提高發動機曲軸磨損的修復水平，還需要廣大技術人員繼續在實際過程中積極的探索和總結，以實現修復水平的不斷提高。
作為發動機的重要組成部分，曲軸的磨損一直是人們關注的問題。一旦磨損修復不及時，極易導致一系列問題的出現。通過本文的分析我們也了解到，曲軸磨損的出現時受到諸多因素的影響，且具有自身的特點。因此，結合曲軸的實際情況，我們嘗試利用球墨鑄鐵同質焊條，采用科學的焊接方式來修復曲軸損傷。并通過實例驗證，證實了修復措施的有效性。但是，為了提高發動機曲軸磨損的修復水平，還需要廣大技術人員繼續在實際過程中積極的探索和總結，以實現修復水平的不斷提高。
參考文獻
[1]任旭東，張永康，周建忠，等.發動機曲軸的激光沖擊復合處理工藝研究[J].內燃機工程，2007，28（2）：56-59.
[2]王中開，沈永年.發動機曲軸損傷的檢查與修復[J].農機使用與維修，2012（3）：81-81.
[3]黎仕增，楊浩佩，黃堅，等.汽車發動機曲軸的修復[J].焊接技術，2013，42（3）：59-61.
[4]高文良，劉仁培，劉大雙，等.大型曲軸模具失效分析及堆焊修復技術[J].焊接，2012（8）：63-66.
[1]任旭東，張永康，周建忠，等.發動機曲軸的激光沖擊復合處理工藝研究[J].內燃機工程，2007，28（2）：56-59.
[2]王中開，沈永年.發動機曲軸損傷的檢查與修復[J].農機使用與維修，2012（3）：81-81.
[3]黎仕增，楊浩佩，黃堅，等.汽車發動機曲軸的修復[J].焊接技術，2013，42（3）：59-61.
[4]高文良，劉仁培，劉大雙，等.大型曲軸模具失效分析及堆焊修復技術[J].焊接，2012（8）：63-66.
來源：《科技資訊》