曲軸軸頸表面的磨損是不均勻的,主軸頸與連桿軸頸的徑向磨損主要呈橢圓形,且其最大磨損部位相互對應,即各主軸頸的最大磨損處靠近連桿軸頸一側;而連桿軸頸的最大磨損處也是靠近主軸頸一側。曲軸軸頸沿軸向還有錐形磨損。
曲軸磨損的原因
軸頸的橢圓形磨損是由於作用於軸頸上的力沿圓周方向分佈不均勻引起的。發動機工作時,連桿軸頸所受的綜合作用力始終作用在連桿軸頸的內側,方向沿曲軸半徑向外,造成連桿軸頸內側磨損最大,形成橢圓形。連桿軸頸產生錐形磨損的原因是由於通向連桿軸頸的油道是傾斜的,當曲軸迴轉時,在離心力的作用下,潤滑油中的機械雜質偏積在連桿軸頸的一側,加速了該側軸頸的磨損,使連桿軸頸的磨損呈錐形。此外,連桿彎曲、氣缸中心線與曲軸中心線不垂直等原因,都會使軸頸沿軸向受力不均,而使磨損偏斜。
主軸頸的磨損呈橢圓形,主要是由於受到連桿、連桿軸頸及曲柄臂離心力的影響,使靠近連桿軸頸的一側與軸承產生的相對磨損較大。此外,軸頸表面還可能出現擦傷與燒傷。擦傷主要是由於機油不清潔,其中較大的堅硬機械雜質在軸頸表面刻劃引起的。軸頸表面的燒傷是由於燒瓦引起的,燒瓦主要是由於潤滑不足、機油過稀、油路阻塞等原因造成的。
曲軸磨損怎麼修復
一般來說,軸頸直徑在80mm以下,圓度及圓柱度誤差超過0.025mm;或軸頸直徑在80mm以上。均應按規定尺寸進行修磨,或進行振動堆焊、鍍鉻、鍍鐵後再磨削至規定購尺才或修理尺寸。
曲軸的磨削
曲軸軸頸的磨削是在曲軸校正的基礎上進行的。曲軸的磨削除了軸頸表面尺寸精度和表面粗糙度符合技術要求外,還必須達到形位公差的要求:磨削曲軸時,必須保證主軸頸和連桿軸頸各軸心線的同軸度及兩軸心線間的平行度,限制曲柄半徑誤差。並保證連桿軸頸相互位置夾角的精度。曲軸的磨削通常是在專用的曲軸磨床上進行的。
連桿軸頸的磨削
由於連桿軸頸磨損不均勻,由此產生兩種磨削方法:偏心磨削法和同心磨削法。
同心磨削法
是磨削後保持連桿軸頸的軸線位置不變,即曲柄半徑和分配角不變。柴油機曲軸磨削時,常採用同心法,保持曲柄半徑不變,柴油機的壓縮比不變,但每次的磨削量大。當前,在汽車使用期內,大修次數減少,用同心法可以確保發動機性能不變。
偏心磨削法
按磨損後的連桿軸頸表面來定位磨削的,這時軸頸的中心線位置和曲柄半徑均發生了變化。一般磨削後曲柄半徑大於原曲柄半徑,使壓縮比增大,而且各缸變化不均勻,同時使整個曲軸的質量中心不處於曲軸主軸頸中心線上,引起曲軸不平衡,造成運轉時的附加動載荷。因此,在連桿軸頸磨削時,應儘量減少曲柄半徑的增加量,保證同位連桿軸頸軸心線的同軸度誤差不大於±0.10mm,這樣才能保證曲軸運轉中的平衡。
曲軸嚴重磨損後的修復
如果發動機曲軸磨損嚴重,磨削法無法修復或效果較差,可採用等離子噴塗法來修復。
噴塗前軸頸的表面處理
①根據軸頸的磨損情況,在曲軸磨床上將其磨圓,直徑一般減少0.50—1.00mm。
②用銅皮對所要噴塗軸頸的鄰近軸頸進行遮蔽保護。
③用拉毛機對待塗表面進行拉毛處理。用鎳條作電極,在6~9V、200~300A交流電下使鎳熔化在軸頸表面上。
噴塗
將曲軸卡在可旋轉的工作臺上,調整好噴槍與工件的距離(100mm左右)。選鎳包鋁(Ni/AL)為打底材料,耐磨合金鑄鐵(NT)與鎳包鋁的混合物為工作層材料;底層厚度一般為0.20mm左右,工作層厚度根據需要而定。噴塗規範見表1。
噴塗過程中,所噴軸頸的溫度一般要控制在150~170℃。噴塗後的曲軸放入150—180℃的烘箱內保溫2h,並隨箱冷卻,以減少噴塗層與軸頸間的應力。
噴塗後的處理
噴塗後要檢查噴塗層與軸頸基體是否結合緊密,如不夠緊密,則除掉重噴。如檢查合格,可對曲軸進行磨削加工。由於等離子噴塗層硬度較高,一般選用較軟的碳化錫砂輪進行磨削,磨削時進給量要小一些(0.05—0.10mm),以免擠裂塗層。另外,磨削後一定要用砂條對油道孔進行研磨,以免毛刺刮傷瓦片。經清洗後,將曲軸浸入80—100℃的潤滑油中煮8~10h,待潤滑油充分滲入塗層後即可裝車使用。
發動機在大修中必須對曲軸進行檢驗,查明磨損情況,並進行正確的修理,保證曲軸所要求的疲勞強度和耐磨性。