关于发动机曲轴的磨损及修复策略谈

何人葵

摘 要：曲轴是发动机的重要组成部分，形状复杂、刚性较差，其技术状态会对发动机的正常运转产生较大的影响。因此，日常要注意做好曲轴的维护和保养工作，以尽可能的减少各种损伤，尤其是磨损的出现。本文，笔者即对发动机曲轴的磨损及修复策略进行简要的分析。

关键词：发动机 曲轴 磨损 修复

中图分类号：TK407 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）03（c）-0104-02

曲轴是发动机的组成部分之一，可以承接连杆的往复运动，变成循环运动。在发动机工作的过程中，曲轴的各轴颈表面较易出现磨损。一旦磨损修复不及时，极易影响到发动机的正常工作，从而导致安全隐患和经济损失等一系列的问题。因此，对发动机曲轴的磨损成因和特点的分析，以及对修复措施的研究至关重要。

1 发动机曲轴磨损的修复工艺分析

1.1 曲轴磨损修复方法研究

在修复发动机曲轴磨损的时候，可以采取刷镀或者喷涂的方式。但是，刷镀修复一般只应用于修复极小的范围，喷涂修复则大多用来进行大面积修复。但是，这两种修复方法均存在一定的弊端，无法满足较大程度曲轴磨损的修复。因此，我们尝试利用焊条电弧焊来进行修复。焊条电弧焊修复方式的修复层可以和工件基体进行冶金结合，强度较高，在实际修复的厚度方面也不会受到限制。而且，焊接工艺和方法都较为简单。

1.2 修复材料分析

铸铁焊接大多采用焊条电弧热焊和冷焊。综合考虑热焊和冷焊的特点和工艺需要，决定选用球墨铸铁同质焊条。

（1）球墨铸铁。球墨铸铁中含有较多的C，以及S和P等杂质元素。在焊接的过程中，较易在接头出现白口化倾向和淬硬倾向，导致白口组织和淬硬组织等的出现。而且，其中刚还存在Mg，Ca等各种球化剂，焊接条件下很难达到良好的匹配效果，焊接难度较大。

（2）焊接修复材料的选择。①焊芯。选用铸铁同质焊芯（φ3.2 mm），其中含有强石墨化元素，化学成分组成如表l所示。②焊条药皮。在选择球墨铸铁同质焊条药皮到时候，要选用低氢型的药皮，并利用低稀土镁合金球化剂（w（Mg）7.0%，w（Si）40%）进行球化处理。焊条药皮配方如表2所示。根据表2中的配方，制备出焊条，烘干备用。

2 发动机曲轴磨损的具体修复过程分析

修复之前要做好准备工作，首先用汽油清洗曲轴，并彻底去除清需要修复区域内的各种杂质。其次，用石棉包裹不需要修复的部位，避免在修复过程中对其造成损伤。接着，利用氧乙炔火焰进行预热，并烘干球墨铸铁焊条备用。

2.1 底层焊接

利用球墨铸铁同质焊芯氩弧焊进行底层焊接，采用直流反接的方式，焊接电流保持为180 A。焊接过程种要考虑到曲轴的尺寸和刚度，以及焊接应力的变化等，合理采用分段、断续的方式进行焊接。每焊完15 mm左右之后，要即刻用小铁锤锤击焊层以释放应力，接着再进行焊接。

2.2 填充焊接和分散焊接

底层焊接完毕之后，接着利用φ3.2 mm球墨铸铁焊条进行填充焊接，采用直流反接的方式，电流保持为110 A。焊接过程中要按照直线运条法进行分散焊接。每焊完20 mm左右之后，要即刻用小铁锤锤击焊层以释放应力，接着再进行焊接。并进行仔细的检查，如果发现裂纹，要进行彻底铲除并重新进行焊接。

2.3 堆焊

为了避免在堆焊过程中曲轴出现翘曲变形，可以将曲轴竖起斌改进型固定，然后利用φ3.2 mm球墨铸铁焊条对出现磨损的轴颈进行堆焊。每完成一道焊道，即及时的清除焊渣，并进行锤击。然后停止焊接，等待温度自然冷却至200 ℃左右之后，再继续进行第二环的堆焊，并保证环与环之间适当重叠。堆焊之后做好清渣工作，并对焊缝用小铁锤锤击焊层以释放应力。然后，利用氧乙炔火焰进行焊后后热，并用石棉覆盖，使之逐渐冷却至室温，即完成对发动机曲轴磨损的修复。

3 修复结果测试

为了验证上述修复方式的效果，我们结合实例进行分析。现在假设一辆重型卡车因为长期负重和运输，发动机曲轴主轴颈处出现磨损，需要进行修复。且已知该车发动机曲轴连杆轴颈直径为95 mm，主轴颈直径为180 mm，材质为球墨铸铁（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复措施，采用球墨铸铁同质焊条进行曲轴修复。经取样测试硬度，可以发现，因为冷却较快，熔合区的硬度要高于焊缝区，而焊接修复区的平均硬度要高于母材。硬度均可以满足发动机曲轴构件在使用过程中的具体要求，修复效果良好。即提示，本文提出的修复措施是有效的。具体结果如表3所示。

4 结语

作为发动机的重要组成部分，曲轴的磨损一直是人们关注的问题。一旦磨损修复不及时，极易导致一系列问题的出现。通过本文的分析我们也了解到，曲轴磨损的出现时受到诸多因素的影响，且具有自身的特点。因此，结合曲轴的实际情况，我们尝试利用球墨铸铁同质焊条，采用科学的焊接方式来修复曲轴损伤。并通过实例验证，证实了修复措施的有效性。但是，为了提高发动机曲轴磨损的修复水平，还需要广大技术人员继续在实际过程中积极的探索和总结，以实现修复水平的不断提高。

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