摘要：分析了發動機曲軸損傷形式、損傷部位及特點，簡述了曲軸技術狀況的檢查方法（fǎ），給（gěi）出了修理（lǐ）尺寸法、堆焊、電弧噴塗、電刷鍍和手工電弧焊修複損傷程度不同的發動機曲軸的修複工藝。 關鍵詞：曲軸；失效；修理尺寸法；堆焊；電弧噴塗；刷（shuā）鍍；焊接 發動機在工作時，曲軸軸（zhóu）頸表麵在承受很大的單位壓力的同時且（qiě）具有很高（gāo）的滑動摩擦速度，軸頸散熱效果較差，各軸頸表麵極易遭受磨（mó）料磨損。因此，發動機在（zài）大修（xiū）時必須對曲軸進行檢驗，查明情況，並選擇正確的修理（lǐ）或修複方法，以保證曲軸所要（yào）求的疲勞強度和耐磨性。 1、曲軸的損傷形式及檢查 曲軸（zhóu）常見損傷形式有軸頸磨損、裂紋、燒傷、彎曲或斷裂等。 1.1 軸頸的磨損及檢查（chá） 軸頸表麵（miàn）的磨損是不均勻的，磨損後的軸頸出現圓度和圓（yuán）柱度誤差。主軸頸與連杆軸頸的Z大（dà）磨損部位相互對應，即各主軸頸的Z大磨損靠近連杆軸頸（jǐng）一（yī）側，而連杆軸頸的Z大（dà）磨損也靠近主軸（zhóu）頸一側（cè），如圖1。另外，軸頸還有沿軸向的錐（zhuī）形磨損。軸頸的橢圓形磨損是由於作（zuò）用於軸頸上的力沿圓周方向分布不（bú）均（jun1）勻引起的（de）。發（fā）動機工作時，連杆軸頸所受的綜合作用力始（shǐ）終作用在連杆軸頸（jǐng）的內側（cè），方向沿曲柄半（bàn）徑向外，造成連杆軸頸內側磨損Z大，形成橢圓形。連杆軸頸產生錐形磨損的原因是由於通向連杆軸頸（jǐng）的油道是傾斜的（de），當曲軸回轉時，在離心力（lì）的作用下（xià），潤滑油中的機械雜質聚集在（zài）連杆軸頸的一（yī）側，使該側軸頸磨損加快，導致磨損呈錐形。此外，連杆彎曲、氣缸（gāng）中（zhōng）心線與曲軸中心線不垂直等原因都會使軸頸沿軸（zhóu）向受力不均而使磨損偏斜。主軸頸的磨損主要是由於受到連杆（gǎn）、連杆軸頸及曲柄臂離心力（lì）的（de）影響，使靠近連杆軸頸的一側與軸承產生的相對磨損較大。 曲軸軸頸的磨損可用外徑千分尺測量，在每個軸頸上取兩個截麵（Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ），在每個截麵上取和曲軸平行及其垂直的兩（liǎng）個方向（A-A和B-B），如（rú）圖2曲軸軸頸（jǐng）的檢查（略）。然（rán）後計算（suàn）軸頸的磨損（sǔn）量、圓度和圓柱度誤差[1-2]。 1.2 曲（qǔ）軸的彎曲及扭曲（qǔ） 當曲軸的彎曲度超過0.1mm（有的（de）為0.2mm）時，應（yīng）進行校正。測量時（shí）將曲軸主軸（zhóu）頸（jǐng）放置在（zài）檢驗平板上兩個等高V型鐵上。將千分表的表盤定在“0”位置並將其觸頭觸及中間主軸頸表麵，緩慢轉動（dòng）曲軸，千分表Z大示值的一半即為曲軸的彎曲度。 扭曲（qǔ）檢查時，曲軸的放置與（yǔ）彎曲檢查相同。檢查時，將曲柄臂置於水平位置，用千分表（biǎo）測量（liàng）同一平（píng）麵內缸和Z後一缸的連杆軸頸高度（dù），其差值即為曲軸的扭曲度。 1.3 裂紋檢（jiǎn）查 由於應力集中在軸頸圓角部位和油孔周圍易產生裂紋，裂（liè）紋的存在會（huì）導致曲（qǔ）軸的斷裂。因此，要用探（tàn）傷儀（如磁粉探傷儀、超聲波探（tàn）傷（shāng）儀等）來（lái）檢測（cè）是否存在裂紋。若有環形裂紋或裂紋長度超過20mm的縱（zòng）向裂（liè）紋，應用鑿（záo）子或氣割槍（qiāng）吹掉[3]，經電（diàn）弧焊補後再采取相（xiàng）應的措（cuò）施（shī）。 此外，軸頸表（biǎo）麵還可能出現擦（cā）傷與燒傷。擦傷主要是由於（yú）機油不清潔引起的。燒傷是（shì）由於潤滑不足、機（jī）油過稀（xī）或油路阻塞等原因造成燒瓦引起的。 2、曲軸軸頸修複（fù）工藝 一般來說，軸頸直徑在80mm以下圓度及圓柱度誤差超過0.025mm，或直徑在80mm以上圓度及圓柱度誤差超過0.040mm的曲軸，均應按規定尺（chǐ）寸（修理尺寸）進行修磨。當（dāng）軸頸磨損嚴重，采用修（xiū）理尺寸法不能（néng）達到修理效果時，應采用塗層（céng）技術修複後再磨削至規定的尺寸或修理尺寸。 2.1修理尺寸法 修理尺寸法是修複配合副零件磨損的（de）一種常用（yòng）方法，他是將待修配合副中的一個零件利用機械加工的方法使其恢複正（zhèng）確形狀並獲得新的修理尺寸，然後選配具有相應尺寸的另一個零件與之相配，恢複配合性質的一種修理方法（fǎ）。對（duì）於磨損（sǔn）量不大的曲軸，可采用（yòng）磨削（xuē）的（de）方法使（shǐ）其達到修理尺寸[3]。 對具有（yǒu）彎曲變形的曲軸（zhóu），在磨削前，必須先進行（háng）校正。曲軸的磨（mó）削通常在曲（qǔ）軸磨床上進（jìn）行的。曲軸的磨削除了軸頸表麵尺寸精度和表麵粗糙度符合（hé）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杆軸頸各軸心（xīn）線的同軸度（dù）以及兩軸（zhóu）心線間的（de）平（píng）行度，限製曲柄半徑誤差並保證連杆軸頸相互（hù）位（wèi）置夾角的精度。 對於連杆軸頸可采用偏心（xīn）磨削法和同心磨削法。同心磨削法就是磨削後保持連杆軸頸的軸線位置不變，即曲柄半徑和分配角（jiǎo）不變（biàn）。柴油機曲軸（zhóu）磨削時常（cháng）采用同心法。偏心磨削法是按（àn）磨損後的連杆軸頸表麵來（lái）定位磨削的。這時軸頸的中（zhōng）心線位置和曲（qǔ）柄半徑均發生（shēng）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（tóng）時使整（zhěng）個曲軸的質量中心不處於曲軸主軸頸中心線上，引起曲軸（zhóu）不平衡，造成轉動時的附加（jiā）動載荷。因此，在（zài）連杆軸頸磨削時，應盡量減（jiǎn）少曲柄半徑的增加量，保（bǎo）證同位連杆軸頸軸心線的同軸度誤差不（bú）大於±0.10mm，以保證（zhèng）曲軸運轉中的平衡。 2.2振動堆焊修複 堆焊是在金屬材料或零件表麵熔焊上耐磨、耐（nài）蝕等特殊合金層的（de）一種工藝方法。當曲軸軸頸磨損超限，不能按Z後一級（jí）修理（lǐ）尺寸磨削修理時，可采用振動堆焊的（de）方法增補磨（mó）損表麵後再磨削。 堆焊修複曲軸前，對待修（xiū）複曲軸（zhóu）軸頸表麵進行清洗、檢（jiǎn）查、磨削（xuē）和預熱等準備工作，可極大地提高修複質（zhì）量。 （1） 清洗 用煤油、汽油或堿液（yè）煮洗（xǐ），然後用砂布打磨（mó）待修複軸頸以除去油汙和鏽跡，必要時可采用火焰烘烤曲軸以去除滲（shèn）入（rù）到曲軸內部的油汙。 （2） 檢查 檢查曲軸是否有彎曲、扭曲、裂紋及磨損情況。 （3） 磨削 磨削主要（yào）是用以去除軸頸表層變質金屬以避免堆焊層產生裂紋和氣（qì）孔。另（lìng）外磨削可將偏磨（mó）部分磨圓（yuán）以保證堆焊層厚度（dù）均勻。 （4） 曲軸保護 仔細清除油孔和油道（dào）裏的油汙（wū），然後用（yòng）碳棒（bàng）或石墨膏堵塞（sāi）油孔。 （5） 預熱 曲軸堆焊前，適當的預熱可避免跨焊道的縱（zòng）向裂紋和堆焊層氣孔的產生，改善堆焊層與基體金屬的熔合。預熱（rè）時（shí）垂直吊放曲軸以免產生（shēng）變形。預熱溫度一般為150℃~350℃。 （6）堆焊 選取φ1.6mm的50CrVA、30CrMnSiA或高碳鋼絲，在NU—300振動堆焊設備上按以下工藝（yì）參（cān）數進行堆焊：堆焊速（sù）度，460~560mm/min；送絲速度，2mm/min；堆焊螺距，3.6~4mm/r；工作電（diàn）壓，21~23V；工作電流，150~180A。在堆焊時要注意以下幾點： ① 為了防止曲軸圓角處應力集中，在距曲柄2~2.5mm處不堆焊； ② 在堆焊靠近圓角處開始或終了兩圈焊道時不澆注冷卻液； ③ 為了防止開始堆焊的地方（fāng）有焊不透等缺陷，堆焊時應叢曲柄臂的前側方向起焊且圓角處（chù）不（bú）焊，如圖3； ④ 為避免曲軸變形，堆焊時先堆焊連杆軸頸（jǐng），後堆焊主軸頸，且從中間向兩邊（biān）堆焊； （7） 後處理 為了減小曲（qǔ）軸變形（xíng）和消除內應力，堆焊後將其放在100℃~200℃的保溫箱內保溫1~2h，隨爐冷卻，然後鑽通各油孔，並檢查有無缺（quē）陷，必要時進行焊接（jiē）修複。然（rán）後再磨削。 2.3電（diàn）弧噴塗修複 熱噴塗技（jì）術是近年來在機械製造和設備維修中廣泛應用的一項表麵工程技術。它是將熔融狀態的噴塗材料通過高速氣流使其霧化噴射在零件表麵，形（xíng）成噴塗層的（de）一（yī）種金屬表麵加工（gōng）方法。目前（qián），它已廣泛地應用於製造各種功能性塗層和機械零部件的修複中[4-5]。 待噴塗（tú）曲軸的清（qīng）洗、檢查、磨削方法與堆焊相同。為了使（shǐ）噴塗層與基體獲得良（liáng）好的結合，對待修（xiū）複軸頸進行砂（shā）粗化處理（lǐ），噴砂工藝參數為：噴砂壓力取0.65MPa，噴砂角度85°，噴砂距離為180~200mm。然（rán）後（hòu）堵塞油孔並用銅皮對所要噴塗（tú）軸頸的（de）鄰近（jìn）軸頸進行遮蔽保護。 選用CMD—AS—1620電弧噴塗設備。先用鎳（niè）—鋁複合絲（sī）噴塗打底層。然後選用φ2mm的3Cr13噴塗絲進行（háng）電弧噴塗，噴塗工藝參數為：電壓38～40V，電流110～130A，壓縮空（kōng）氣壓力0.65MPa。為獲得致密的塗層，在噴塗時要連續噴塗，中間不應有較長時（shí）間的停頓（dùn），否（fǒu）則會影響結合強度。噴塗厚度一般以留出0.8~1mm的加工餘量為宜。 噴塗後要檢查噴塗層與（yǔ）軸（zhóu）頸基體是否結合緊密，如不夠緊密，則（zé）除掉（diào）重噴。如檢查合格，可對曲軸進行磨削加工。磨削進給量以0.05～0.10mm為宜。磨削後，用砂條對（duì）油道孔研磨（mó），經清洗後將其浸入80～100℃的潤滑油中煮8～10h，待潤滑油充分滲入塗層（céng）後，即可裝車使用。 2.4電刷鍍（dù）修複 電（diàn）刷鍍具有鍍層與基體的結合強度高（gāo），鍍層硬度高，耐磨、耐蝕性好，鍍後工件不變形，沉積（jī）速度快，鍍層種類多，應用範圍廣等優點，已廣泛地應（yīng）用於零件的磨（mó）損修複、表麵防腐、減摩、裝飾等。電刷鍍修複曲（qǔ）軸的一般工藝為： （1） 表麵準備 先進行磨削加工，消除軸頸的橢圓度，用油石或刮刀將油孔邊緣倒成45°角，防止應力集中而降低（dī）鍍（dù）層與基體金（jīn）屬（shǔ）的結合強度及劃破陽極包套（tào）。用煤油、汽油、堿液煮洗或火焰烘烤等去除表層及滲入到曲軸（zhóu）內部的油汙，然後用木楔堵塞油孔。 （2） 電淨 使（shǐ）用電淨液（yè）TGY—1，工件接電源負極，電壓調定在（zài）12~18V之間，工件與鍍筆相對運動（dòng）速度為（wéi）12~18m/min，時間約40~80s，至水膜均勻攤開，然後用清水衝洗工件表麵。 （3） 活（huó）化 先使用（yòng）THY—2活化液，工（gōng）件（jiàn）接電（diàn）源正極，電壓調定在6~12V之間，工件與鍍筆的相對速度為12~18m/min，至表麵呈黑灰色，用水衝洗工件表麵。然後再使用THY—3活化液，工（gōng）件接電源正極（jí），電壓調定在8~12V之間，工件與鍍筆的相對速度為12~18m/min，至表麵呈現銀灰色（sè），然後用（yòng）清水衝洗工件表麵。 （4） 去除多（duō）餘活化（huà）液 由於疏（shū）鬆處缺（quē）陷裏吸附著活化液，為此先用脫脂棉球把疏鬆處周圍的活化液吸附幹淨，再用脫脂（zhī）棉球蘸上過鍍層鍍液塗在疏鬆處。 （5） 刷過鍍層 用特殊鎳TDY—101作過鍍層的鍍液，先無電擦拭10~20s，然後把工（gōng）件接入電源負極，電壓調定（dìng）在12~15v之間，工件（jiàn）與鍍筆的相對速度為12~18m/min。過鍍層厚度一般為0.002mm。 （6） 刷工作層（céng） 工作層刷鍍選用快速鎳TDY—102。用鍍筆蘸快速鎳無（wú）電擦拭5~8s，然後把工件接入電源負極，電壓調定到12~15V之間（jiān），工件與鍍筆的相對（duì）速（sù）度為12m/min~20m/min，刷鍍至所需厚度即可。 （7） 鍍後處理 工作（zuò）層鍍至規定厚（hòu）度後，用水清洗表麵，取出油孔中（zhōng）的木楔。用油石打平油孔邊緣，並用（yòng）壓縮空氣吹淨油孔道和表麵。然後磨削加工至要求的（de）表麵粗糙度（dù）和尺寸精度（dù）。 2.5手（shǒu）工電弧焊修複 當曲（qǔ）軸主軸頸（jǐng）磨損嚴重時，可采（cǎi）用對（duì）稱焊修（xiū）的方法修複。其過程為：先將軸頸表麵油汙除淨，再用（yòng）鏨子將軸頸周圍打上麻坑；選用直徑3～4mm的低碳（tàn）鋼焊條進行對稱焊接，焊接電（diàn）流為（wéi）145~155A，焊（hàn）後（hòu）的軸頸尺寸（cùn）比標準軸頸要大2～3mm，然後進行磨削加工至標準（zhǔn）尺寸。 發生裂紋時，先用鏨子開（kāi）坡口，沿著裂紋表麵開（kāi）U形坡口，坡口深度以看不見裂紋為宜，寬度為13～14mm，焊前先用氧—乙（yǐ）炔焰預熱（rè）焊接（jiē）部（bù）位到400℃，然（rán）後進行對稱焊接。焊後要鑽通油道，鑿修平整，然後（hòu）磨削加工至標準尺寸。 3、曲軸的其他部（bù）位的損傷（shāng） 起動（dòng）螺紋損傷（shāng）可（kě）用加大螺紋孔的方（fāng）法修複，應注意切勿損傷螺紋孔倒（dǎo）角；若曲軸後端凸緣端麵或外圓柱麵對主軸（zhóu）頸中心線圓（yuán）跳動超差，可用車削端（duān）麵或柱麵方法消除；凸緣盤上連接飛輪的螺栓孔磨損（sǔn），可用擴孔後加大固定螺栓（shuān）方法（fǎ）修複。若凸緣盤上（shàng）安裝變速器軸的（de）前軸承的承孔對主軸線徑向圓跳動超差，用鑲套修複法修理。 4、結論（lùn） 由於曲軸（zhóu）在使用中經常會受到損傷，而且價格相對比較（jiào）高。為此，修（xiū）複曲軸是非（fēi）常有意義的。我們選取（qǔ）了4根不能按Z後一級（jí）修理尺寸磨（mó）削修理的（de）S195柴油機曲軸，分別對2根曲軸的每個主軸頸和連杆軸頸采用堆焊和電弧噴塗進行（háng）修複，然後分別通過（guò）偏磨和正常磨削後裝車運轉。偏磨結果表明塗層結合良好，無剝（bāo）落和脫皮現象（xiàng）。裝機後進行台架磨（mó）合及滿負荷運轉。柴油（yóu）機（jī）在不同的轉速下空負荷運轉（zhuǎn）15min，在不（bú）同轉速不同負荷下運轉15min，額（é）定工況下運轉5min，超負荷至108%運轉5min，均工（gōng）作良好。累計滿負荷台架試（shì）驗工作超過20h，修複層無異常現象。