珀金斯Perkins船用柴油發(fā)動機(jī)氣缸蓋出現(xiàn)裂紋的原因與檢查應(yīng)急修理方法

 

 Perkins汽缸蓋作為柴油機(jī)的固定機(jī)件，也是柴油機(jī)組成部分。珀金斯Perkins船用柴油機(jī)汽缸蓋的結(jié)構(gòu)形式繁多，隨機(jī)型不同而異。在其上通常布置有排氣閥、噴油器、示功閥、啟動閥、安全閥以及驅(qū)動機(jī)構(gòu)等，珀金斯Perkins汽缸蓋的內(nèi)部要布置相應(yīng)的流道、孔道及冷卻水腔等，因此各種形式的珀金斯Perkins氣缸蓋的共同特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，孔道較多，壁厚很不均勻。

   珀金斯Perkins柴油機(jī)氣缸蓋不僅結(jié)果復(fù)雜，而且工作條件、受力情況也十分復(fù)雜、惡劣。氣缸蓋的底面直接與高溫高壓燃?xì)饨佑|，不僅受到高溫高壓燃?xì)獾母g和沖刷，而且承受較高的機(jī)械負(fù)荷與熱負(fù)荷；底面在燃?xì)獾谋l(fā)壓力下產(chǎn)生很大的機(jī)械應(yīng)力，壁厚與溫度的不均勻?qū)е螺^高的熱應(yīng)力；螺栓的預(yù)緊力使氣缸蓋承受著壓應(yīng)力，并與燃?xì)鈮毫餐饔檬箽飧咨w受到彎曲作用。此外，冷卻水腔還受到水的腐蝕。

正是由于汽缸蓋如此惡劣的工作條件，致使汽缸蓋很容易損壞。通常損壞形式為：其底面和冷卻水腔容易產(chǎn)生裂紋，還有氣閥底面和導(dǎo)套容易磨損、冷卻水側(cè)被腐蝕等。

一：珀金斯Perkins氣缸蓋出現(xiàn)裂紋的部位

 船用柴油機(jī)氣缸蓋的裂紋主要發(fā)生在氣缸蓋底面有應(yīng)力集中的地方，如孔與孔之間或空的圓角處、冷卻水腔的截面變化等。產(chǎn)生裂紋的具體部位則隨機(jī)型、氣缸蓋的結(jié)構(gòu)和材料部不同而不同。

船用四沖程柴油機(jī)在進(jìn)排氣孔和噴油器之間以及閥座面上容易產(chǎn)生裂紋。當(dāng)裂紋產(chǎn)生在底面時，多為徑向裂紋；當(dāng)裂紋產(chǎn)生在外部時，裂紋大多是從中央噴油器孔向進(jìn)排氣閥孔擴(kuò)張，這是由于小孔處的應(yīng)力集中所致。

氣缸蓋裂紋是氣缸蓋較為常見的故障。氣缸蓋產(chǎn)生裂紋的根本原因是熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力周期性的作用。在交變的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力的作用下，將產(chǎn)生疲勞裂紋，從而導(dǎo)致氣缸蓋裂紋。具體分析氣缸蓋產(chǎn)生裂紋主要有以下幾個原因。

1：珀金斯Perkins結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的原因

氣缸蓋底面氣閥孔周圍之所以常產(chǎn)生裂紋，主要是是因?yàn)樵撎幱休^大的表面積，因此，受熱膨脹和冷卻收縮速度都比較大。例如，柴油機(jī)工作一段時間停車后，氣缸蓋溫度分布變化劇烈，熱量通過冷卻水和進(jìn)排氣通道迅速散發(fā)，所以在氣閥孔處易產(chǎn)生裂紋。

再者，由于結(jié)構(gòu)或受力不合理、過度圓角太小等均會引起過大的機(jī)械應(yīng)力，從而導(dǎo)致裂紋。

2：珀金斯Perkins材料、工藝上的原因

氣缸蓋材料選擇不當(dāng)，質(zhì)量不符合要求，鑄造時沒有很好地消除鑄造應(yīng)力，從而導(dǎo)致零件內(nèi)部有缺陷，使氣缸蓋在工作時容易產(chǎn)生裂紋。

3：裝配質(zhì)量上的原因

珀金斯Perkins氣缸蓋螺栓不按規(guī)定交叉擰緊，或在發(fā)生氣缸蓋平面漏氣時擰緊該處的螺母來解決，都會造成氣缸蓋受力不均而產(chǎn)生裂紋。噴油器安裝不正確，會引起氣缸蓋底面局部變形，增大噴油器孔處所受的拉應(yīng)力，使之容易產(chǎn)生裂紋。

4：珀金斯Perkins操作和管理上的原因

珀金斯Perkins柴油機(jī)長期在超負(fù)荷條件下運(yùn)轉(zhuǎn)或在未充分暖缸的情況下突然增大負(fù)荷，使氣缸蓋從冷態(tài)急劇變?yōu)闊釕B(tài)，或在高溫下急劇冷卻而產(chǎn)生裂紋。

珀金斯Perkins柴油機(jī)冷啟動或啟動后加速太快，致使氣缸蓋底面與冷卻面溫差過大，熱應(yīng)力增大。故應(yīng)暖機(jī)后再啟動，水溫升高后方可加速；頻繁啟動、停車和長期超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)均會是機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力增加；冷卻與潤滑不足或中斷，亦會導(dǎo)致機(jī)件過熱。

5：珀金斯Perkins維護(hù)保養(yǎng)不良的原因

安裝氣缸蓋時未按規(guī)定上緊螺栓，螺栓受力不均，使氣缸蓋產(chǎn)生過大的附加應(yīng)力；長期使用，未清潔冷卻水道，致使水腔積垢，影響散熱，引起過大的熱應(yīng)力，從而導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。

三：珀金斯Perkins氣缸蓋疲勞裂紋

1:熱疲勞裂紋

在地板受熱面“鼻梁區(qū)”產(chǎn)生熱疲勞裂紋是四沖程柴油機(jī)氣缸蓋較為常見的損壞形式。產(chǎn)生熱疲勞是由于受熱面的溫度超過材料的使用極限而發(fā)生蠕變，引起塑性變形。當(dāng)氣缸蓋在冷熱交替情況下工作時，受熱面的收縮性變形而受阻，從而產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。受熱面超過極限溫度越多，運(yùn)行時間越長，殘余拉應(yīng)力就會越大，最終因應(yīng)力的反復(fù)交變而出現(xiàn)疲勞裂紋。嚴(yán)重時可能經(jīng)過一次冷熱循環(huán)便出現(xiàn)裂紋。

2: 珀金斯Perkins機(jī)械疲勞裂紋

氣缸蓋底板在缸內(nèi)氣體壓力作用下發(fā)生周期性彎曲變形，其最大拉伸應(yīng)力發(fā)生于底板的內(nèi)側(cè)表面，閥孔尖角處應(yīng)力集中很嚴(yán)重，再疊加上的作用，于是機(jī)械疲勞裂紋以此尖角為起點(diǎn)，沿閥孔周圍逐漸向受熱面擴(kuò)展而裂穿。

3：珀金斯Perkins腐蝕性疲勞裂紋

冷卻水中含有各種酸根離子和溶解氧將金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕和氧化，金屬晶界是首先被腐蝕和氧化的部位。這將導(dǎo)致被腐蝕的表面變得粗糙并產(chǎn)生應(yīng)力集中，是材料的疲勞強(qiáng)度顯著降低，又由于氣缸蓋與氣缸套的圓錐部分配合不良，以及氣缸蓋螺栓的過分緊固，在柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，是密閉凸院冷卻水側(cè)產(chǎn)生較大的脈動機(jī)械應(yīng)力。在腐蝕和較大的脈動機(jī)械應(yīng)力共同作用下，從冷卻水側(cè)開始發(fā)生腐蝕疲勞裂紋。

四：珀金斯Perkins氣缸蓋裂紋檢查

通常，氣缸蓋裂紋都有一個產(chǎn)生和發(fā)展的過程，因此，平時認(rèn)真檢查、仔細(xì)觀察、及早發(fā)現(xiàn)，就能避免機(jī)損事故的發(fā)生。氣缸蓋裂紋檢查主要有3種方法：直接觀察法、著色探傷法、液壓實(shí)驗(yàn)法。

1：直接觀察法

可根據(jù)冷卻水壓力表指針的擺動和膨脹水箱中水位的上下波動及有無氣泄、油漬等來判斷氣缸蓋是否有裂紋，還可通過示功閥檢查排氣是否冒白煙或有然燒不良現(xiàn)象來判斷裂紋發(fā)生在哪一缸。經(jīng)常檢查曲軸箱中滑油油位的變化，若油位升高，油中水分明顯增加，則應(yīng)懷疑內(nèi)有裂紋。

2：著色探傷法

著色探傷法滲透液是含有紅色顏料、溶劑和滲透劑等成分。具有滲透力強(qiáng)，滲透速度快，顯像時清晰醒目，洗滌性好，化學(xué)穩(wěn)定性好和無腐蝕或低毒等特點(diǎn)。顯像劑為氧化鋅、氧化鎂或二氧化鈦等白色粉末和有機(jī)溶劑組成。顯像劑具有懸浮力好，與滲透液有明顯的對比，顯示缺陷清晰，易于辨別，無腐蝕性等特點(diǎn)。

3：液壓實(shí)驗(yàn)法

對于內(nèi)部微小的裂紋，如冷卻水腔的微小裂紋，用著色法很難檢查，通常做液壓實(shí)現(xiàn)才能檢驗(yàn)出來。

液壓試驗(yàn)法實(shí)質(zhì)上是在模擬使用條件下對軸承零件材料內(nèi)部有無缺陷進(jìn)行檢驗(yàn)的一種無損檢驗(yàn)發(fā)放。他不需要任何先進(jìn)的儀器，只用一半的專用夾具和具有壓力的氣體或液體。

液壓試驗(yàn)前，將待檢驗(yàn)的零件上的孔、洞等全部堵塞，用專用夾具密封零件形成包括檢驗(yàn)部位的密封空腔，注滿液體或氣體后完全封閉，按要求加壓至規(guī)定的試驗(yàn)壓力，保持一定時間后觀察零件外表上有無液體滲出或氣體溢出，從而判斷零件有無裂紋。

實(shí)驗(yàn)用液體可用水和油，也可用空氣，以有關(guān)要求而定。試驗(yàn)壓力以零件工作條件而定。珀金斯Perkins柴油機(jī)氣缸蓋冷卻水腔試驗(yàn)壓力為0.7MPa，保持5分鐘。另外，航行中根據(jù)下列現(xiàn)象判斷燃燒空氣零件有無穿透性裂紋：

1）珀金斯Perkins柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中，輪機(jī)員可根據(jù)氣缸蓋或活塞冷卻水表壓力指針波動或膨脹水箱水位上下波動判斷零件有穿透性裂紋。因?yàn)楫?dāng)氣缸蓋或汽缸套有穿透性裂紋時，燃燒室中的高壓燃?xì)饩蜁亓芽p進(jìn)入冷卻水腔，使冷卻水系統(tǒng)的壓力升高，壓力表指針和膨脹水柜水位均升高；當(dāng)氣缸排氣后壓力低于冷卻水壓力，冷卻水自裂縫進(jìn)入氣缸大量漏泄，冷卻水壓力急劇降低，壓力表指針和膨脹水箱水位又迅速降低。此外，還可以從冷卻水溫升高，淡水消耗量增加，掃氣想有水流出，膨脹水箱的透氣管有氣泡冒出和冷水中有油星等現(xiàn)象進(jìn)一步判斷。

2）珀金斯Perkins啟動前進(jìn)行轉(zhuǎn)車和沖車時，輪機(jī)員應(yīng)打開示功閥觀察有無水汽和水珠噴出。如有水汽或水珠噴出表明燃燒室零件有穿透性裂紋或噴油器冷卻水漏泄，應(yīng)進(jìn)一步檢查和處理，否則缸內(nèi)積水較多直接啟動就會造成水機(jī)事故。

3）珀金斯Perkins曲柄箱中滑油量不正常增多或滑油中水分明顯增加，或滑油迅速乳化變質(zhì)均表明由于燃燒室部件有穿透性裂紋使冷卻水大量漏入。

4）珀金斯Perkins吊缸檢修時，輪機(jī)員應(yīng)認(rèn)真仔細(xì)觀察各個零件，如發(fā)現(xiàn)活塞、氣缸蓋和氣缸蓋表面有銹痕，或活塞頂部積水等，說明燃燒室零件有穿透性裂紋。

   4：其他方法

    在檢修時，還可用熒光法、磁力探傷法，超聲波探傷法、射線探傷法等多種方法來檢查裂紋。

五：珀金斯Perkins氣缸蓋裂紋的檢查應(yīng)急修理

如果氣缸蓋裂紋程度較為嚴(yán)重，比如氣缸蓋裂紋時裂穿性的，或者裂紋在關(guān)鍵部位，或者裂紋程度較為嚴(yán)重，這些情況無疑都必須更換氣缸蓋；但裂紋不嚴(yán)重或?yàn)榱藨?yīng)急或延長使用，可根據(jù)不同的場合選擇采用合適的方法進(jìn)行修理。

1：無機(jī)粘結(jié)劑修補(bǔ)法

這是一種最方便的方法，由于無機(jī)粘結(jié)劑能夠長期在500度高溫下工作，故可用于修補(bǔ)氣缸蓋底面裂紋。但是由于次溫度限制，所以建議在溫度處的裂紋采用有機(jī)粘結(jié)劑修補(bǔ)。

2：鑲套修理法

主要用于氣缸蓋進(jìn)、排氣閥孔或噴油器孔內(nèi)的修理。通常，采用此修理后汽缸套可以使用兩年以上。

3：金屬扣合法

此法的特點(diǎn)是能保證強(qiáng)度又有很好的密封性。對于缸蓋底面裂紋的修理較其他方法可靠，為了增加密封性還可以在裂紋處先涂一些無機(jī)粘合劑或有機(jī)粘合劑，這樣效果更好。

4：焊補(bǔ)法

當(dāng)裂紋較短時，鏟除干凈裂紋口附近。然后進(jìn)行焊補(bǔ)。可用電焊或者氣焊進(jìn)行修補(bǔ)。

此方法對于焊補(bǔ)要求嚴(yán)格，尤其是鑄鐵缸蓋焊接部位更應(yīng)特別小心，如焊前的預(yù)熱、焊后的退火處理及焊條的選擇等。因?yàn)樯杂胁划?dāng)就會在短期使用后因熱應(yīng)力而再次產(chǎn)生裂紋。

六：預(yù)防珀金斯Perkins氣缸蓋產(chǎn)生裂紋的措施

為了保證柴油機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，作為柴油機(jī)的重要部件，預(yù)防其產(chǎn)生裂紋更為重要，總結(jié)了幾條措施。

1:改善氣缸蓋的材質(zhì)

通過改善材質(zhì)來減少氣缸蓋裂紋的產(chǎn)生是一個頗為有效的措施，如缸徑為400mm以下的氣缸蓋通常以灰色鑄鐵普遍，而缸徑大于400mm時，由于灰鑄鐵經(jīng)不起打的變形的長期考驗(yàn)，因而以改用球墨鑄鐵為宜。

2：珀金斯Perkins氣缸蓋設(shè)計(jì)優(yōu)化

如近年來許多中速柴油機(jī)都采用雙層底氣缸的結(jié)構(gòu)形式，它的設(shè)計(jì)觀點(diǎn)是把熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷分開來處理，采用較薄的底板可以提高冷卻效果，降低底板溫差，即用較薄的底板承受熱負(fù)荷，采用較厚的頂面板、中間隔板和圓周壁來提高剛度承受加機(jī)械負(fù)荷，這樣使得機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力各得其所。

再如，為減少燃燒室壁上的熱應(yīng)力，缸蓋四周不能箍的太緊，氣缸蓋與缸套的定位凸肩要留有充分的余地，如有缸蓋閥門的過橋處常易產(chǎn)生裂紋，可在產(chǎn)生裂紋的部位預(yù)先銑去一部分金屬，以減輕應(yīng)力集中程度，從而減少了由于熱應(yīng)力過大而導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生的幾率。

3:加強(qiáng)對珀金斯Perkins氣缸蓋過熱部位的冷卻

在柴油機(jī)投入運(yùn)行前，徹底清洗冷卻水腔，保證水路暢通。控制冷卻水的質(zhì)量，按說明書的規(guī)定控制好冷卻水的溫度、溫差和流量。在柴油機(jī)氣缸蓋冷卻水道內(nèi)增設(shè)擋水板，加快水流的速度，且對水流給以必要的引導(dǎo)，使其定向的沖刷排氣閥和噴油器，使這些受熱的元件得到較好的冷卻。避免長時間超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，防止過熱。

4：輪機(jī)人員的操作管理科學(xué)化

對柴油機(jī)操作管理不當(dāng)，同樣會導(dǎo)致氣缸蓋產(chǎn)生裂紋。如冷啟動或者冷啟動后加速太快，都容易產(chǎn)生裂紋，如果加速太快，燃燒室部件就會因內(nèi)外壁溫差過大而產(chǎn)生過大的熱應(yīng)力，長此下去，就會產(chǎn)生裂紋，因此，輪機(jī)人員啟動主機(jī)前必須充分暖機(jī)，啟動后不可加速太快，待油溫和水溫升高后，方可加至全速，同時還要及時清除冷卻水腔中的水垢和鐵銹。 無錫Perkins2806S-E15發(fā)動機(jī)原廠配件代理商,宜昌Perkins帕金斯4008TAG1A發(fā)動機(jī)多小錢技術(shù)查詢中心,潮州Perkins帕金斯1106D-E70TAG2發(fā)動機(jī)高壓油泵、油泵組件商家,麗水Perkins帕金斯1506C-E88TAG1發(fā)動機(jī)節(jié)溫器一臺多少錢,南通Perkins帕金斯403F-15T發(fā)電機(jī)配件歡迎來電,