CN101444880A - 一种柴油机气缸体格兰孔缺陷的修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种柴油机气缸体格兰孔缺陷的修复方法，包括如下步骤：①找出气缸体上的缺陷位置，将缺陷部分镗销掉；②在镗削面上钻多个螺孔和定位销孔；③制作环形筒状镶套，在镶套的一个端面上开有一个环形凹槽作为一个密封圈槽，在镶套上外圈位置钻与气缸体镗削面上相同的螺孔和定位销孔；④向密封圈内嵌设密封条，然后将镶套放置于气缸体的格兰孔位置，使得密封圈位于交界面上，用装配螺钉和定位销固定；⑤将气缸体重新镗削至符合图纸要求的尺寸，去除毛刺和修拂外表面，使镶套和气缸本体过渡自然。本发明使得镶套与气缸体连接部分具有良好的密封性，既能满足气缸体格兰孔的强度要求，又能使其耐水压和油压。

Description

一种柴油机气缸体格兰孔缺陷的修复方法

技术领域

本发明涉及柴油机，特别是涉及到一种在制造柴油机的气缸体制造或修复时所用到的一种方法，该方法属于传统工艺的一个改进，解决了修复后的漏水漏油问题，具有明显的使用价值和经济价值。

背景技术

气缸体柴油机特别是船用大缸径柴油机的主要固定件之一。在型号为60MCC的柴油机中，其每段气缸体的重量达到15吨，缸体拼合后整体重量更是在柴油机总重量中占有很大比例。

柴油机的工作循环是在气缸体的工作空间内进行，活塞在缸体内作往复运动，这决定了气缸体的工作条件十分恶劣。缸体在整个使用寿命过程中不但要承受贯穿螺栓在泵紧后的拉力，还要承受燃烧过程中压力和温度的急剧变化。为了能够使气缸内表面在高温下正常工作，必须对气缸进行适当地冷却，因此，缸体除了应具有足够的强度和刚度，保证能够承受各种载荷外，同时要求保证良好的密封性，因为缸体有冷却水回路和滑油回路。

船用大功率柴油机的气缸体通常采用灰铸铁铸造而成，目前材料为C3Cu，通常制作成铸铁分段后进行拼接。由于铸铁铁含碳量高达2.5％—4％，焊接性能相当差，因此在我们船用柴油机缸体制造过程中，不允许采用焊补的方式对缺陷进行返修。当柴油机缸体出现局部缺陷时，必须寻找到合适的返修方法进行返修，既要保证返修后强度足够，又要防止出现漏水、漏油情况，同时外观上也不能出现较大偏差，否则就可能导致整段缸体的报废，对气缸体的生产、经营造成较大损失。

目前对于大型铸件一般采用常规镶套方式进行返修，常规镶套是目前机械行业内比较通行的处理方法。但常规镶套方法，往往采用的是制作有一定过盈量的材料套，再将用液氮冷却后的材料套嵌入缺陷处的方式进行返修，虽然强度有保证，但无法达到水密，油密的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，提供一种新的柴油机气缸体格兰孔位置处缺陷的修复方法。利用本发明的方法修复柴油机气缸体，将使得其外观上嵌套和本体没有色差，密封性得到有效保障，与无缺陷气缸体在使用中并无不同，不存在漏水漏油问题。

为了达到上述发明目标，本发明提供的技术方案如下：

一种柴油机气缸体格兰孔缺陷的修复方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

①找出柴油机气缸体格兰孔处的缺陷位置，将格兰孔上具有缺陷的部分镗销掉，镗削时确保尺寸余量和镗削表面的粗糙度；

②在气缸体上的镗削面上钻设多个螺孔和定位销孔；

③制作镶套，所述的镶套为环形筒状，镶套的内径是格兰孔的内径放5mm余量，镶套的外径是格兰孔的外径放10mm余量。

在镶套与格兰孔连接的端面上开有一个环形凹槽作为密封圈槽，该端面上位于环形凹槽内侧的部分为里圈，位于环形凹槽外侧的部分为外圈，里圈的高度要大于外圈的高度，在镶套上外圈位置钻有与气缸体镗削面上相同的螺孔和定位销孔；

其中里圈与外圈平面0.03-0.05mm的高度差非常重要，由于缸体连接平面采用镗销方式加工，镶套平面采用车床车出，两个连接平面都可能存在微观上的不平，使用螺栓连接后可能翘起，也可能存在缝隙。增加这0.03-0.05mm的高度差后，将使镶套的连接平面形成1°的斜角，通过这个斜面使得螺栓拧紧后，利用螺栓的弹力将两个连接平面完全贴合住，特别是里圈靠近油路的地方，最终达到完全密封的目的。

④在镶套的密封圈槽内嵌设一个环形的密封条，然后将镶套放置于气缸体的格兰孔位置，使得密封圈位于二者的交界面上，各个螺孔和定位销孔对齐，用铰刀对定位销孔进行同铰后，敲入定位销并铆实，将装配螺钉拧紧至螺孔内，去除装配螺钉的露头部分并将装配螺钉和镶套铆实；

其中装配螺钉上设计有颈部，在拧紧螺钉的同时，可以手工将此颈部拧断，从而去除露头部分，省时省力。头部拧除后，螺钉表面将高出镶套平面约0.5mm，这个高度可以在通过手工排的方法铆实螺钉后，填平螺钉与镶套间的间隙，整个平面的平整度得到保证。

⑤将气缸体重新放置于镗床上，在校圆格兰孔的原基准后，将气缸体的格兰孔加工至图纸要求尺寸，去除毛刺和修拂外表面，使镶套和气缸本体过渡自然。

所述步骤①中的气缸体上格兰孔在镗削时表面的粗糙度控制为Ra1.6。

所述步骤②中的定位销孔为两个，所述的螺孔和定位销孔位于同一圆周上。

所述步骤③中里圈高于外圈0.03～0.05mm。

所述步骤④中的装配螺钉采用出头螺钉型式，在装配螺钉拧入至螺孔前涂上密封胶，旋入拧紧并待密封胶干燥后，将装配螺钉的螺钉头手工拧除，出头螺钉拧紧后螺钉平面应高于镶套平面0.5mm，以通过铆实的方法填平镶套与螺钉间的间隙，保证平面平整度。

由于采用上述技术方案，本发明较现有技术中的普通镶套工艺具有如下技术优点：

本发明为了解决镶套后存在的漏油和漏水问题，将气缸体最常出现缺陷的格兰孔部位的缺陷镗削掉，然后制造出一个与镗削掉部位相同外形结构的镶套，并在镶套与气缸体连接部位设置了一个密封圈，在密封圈中设置了密封条，同时使得里圈的高度加工得高于外圈的高度。通过采取上述措施，使得镶套与气缸体连接部分具有良好的密封性。在外圈部分加工出螺孔，在拧紧螺钉的时候可以进一步挤压密封条，使得密封性能进一步提高。然后利用装配螺钉和定位销将镶套和气缸体紧密的固定成一体，再利用镗床按照气缸体的图纸进行加工，直至满足性能和外观要求。

附图说明

图1是船用柴油机上气缸体的格兰孔缺陷位置示意图。

图2是本发明船用柴油机上气缸体上格兰孔在镗床上镗削后的示意图。

图3是本发明一种柴油机气缸体的格兰孔修复方法中的镶套的结构示意图。

图4是本发明一种柴油机气缸体的格兰孔修复方法中装配螺钉的结构示意图。

图5是本发明一种柴油机气缸体的格兰孔修复方法中将镶套固定在气缸体上并加工完成的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例来对本发明的一种柴油机气缸体的格兰孔修复方法做进一步的详细说明，但不能以此来限制本发明的保护范围。

缸体格兰孔位于缸体下平面，将安装活塞杆-填料函组件，填料函滑油将流于格兰孔与填料函之间形成的油腔内。由于缸体为大型铸件，格兰孔位于冒口面，在铸造完成气缸体后，很容易在格兰孔位置出现铸造缺陷，加工过程中也可能由于失误造成梗刀等加工缺陷。如出现缺陷不加修复则将由于漏油不能符合设计要求，而造成整个气缸体的报废。在对缺陷进行修复的时候需要特别注意修复完成后的气缸体的强度和密封性能。气缸体上格兰孔的缺陷位置示意如图1圆圈处，可能为壁上的一处或者多处，图1是船用柴油机上气缸体的格兰孔缺陷位置示意图。柴油机的气缸体是活塞的工作空间，活塞在其中作往复运动。这决定了气缸体的工作条件十分恶劣。缸体在整个使用寿命过程中不但要承受贯穿螺栓泵紧后的拉力，还要承受燃烧过程中压力和温度的急剧变化。为了能够使气缸内表面在高温下正常工作，必须对气缸进行适当地冷却，因此，缸体除了应具有足够的强度和刚度，保证能够承受各种载荷外，同时要求保证良好的密封性，因为气缸体有冷却水回路和滑油回路。

下面我们以某型号船用柴油机的气缸体中格兰孔的缺陷修复过程来举例阐述本发明的方法，气缸体采用灰铸铁铸造而成，材料为C3Cu。

在具体操作中，上述方法包括如下步骤：

①找出柴油机上气缸体格兰孔处的缺陷位置，缺陷发生在气缸体格兰孔处，格兰孔尺寸为Φ480+0.2/0，在距上口30mm处由于加工原因形成梗刀缺陷，内孔加工成Φ510mm(三分之一圆)。将格兰孔上具有缺陷的部分镗销掉，背刮至150mm，镗削表面的粗糙度控制为Ra1.6；

②在气缸体上的镗削面上钻设多个螺孔和定位销孔，所述的螺孔和定位销孔位于同一圆周上，10×M16螺孔，钻深28mm，攻深20mm，2×Φ15.5定位销孔，钻深20mm，加工后的气缸体格兰孔如图2所示，图2是本发明船用柴油机上气缸体上格兰孔在镗床上镗削后的示意图；

③制作镶套，镶套材料选用QT400-18以保证强度，镶套的外型为环形筒状，镶套的内径等于格兰孔的内径加5mm余量，镶套的外径等于格兰孔的外径加10mm余量。在镶套的一个端面上开有一个环形凹槽作为一个密封圈槽，镶套端面上位于环形凹槽内侧的部分为里圈，位于环形凹槽外侧的部分为外圈，所述里圈的高度要大于外圈的高度0.03～0.05mm，里圈与外圈平面0.03-0.05mm的高度差非常重要，由于缸体连接平面采用镗销方式加工，镶套平面采用车床车出，两个连接平面都可能存在微观上的不平，使用螺栓连接后可能翘起，也可能存在缝隙。增加这0.03-0.05mm的高度差后，将使镶套的连接平面形成1°的斜角，通过这个斜面使得螺栓拧紧后，利用螺栓的弹力将两个连接平面完全贴合住，特别是里圈靠近油路的地方，最终达到完全密封的目的。

在镶套上外圈位置钻有与气缸体镗削面上相同的螺孔和定位销孔，镶套制作完成后的结构如图3所示，图3是本发明一种柴油机气缸体的格兰孔修复方法中的镶套的结构示意图；

④向镶套的密封圈槽内嵌设一个环形的密封条，密封条采用CN70—MO300B(汉升密封胶条)，长度需要大于1520mm。气缸体和镶套加工完成后，装入密封条，然后将镶套放置于气缸体的格兰孔位置，使得密封圈位于二者的交界面上，各个螺孔和定位销孔对齐，用B&M35KR-17Φ16铰刀对定位销孔进行同铰后，清理干净，敲入定位销并铆实，装配螺钉采用出头螺钉型式，该型式的结构如图4所示，图4是本发明一种柴油机气缸体的格兰孔修复方法中装配螺钉的结构示意图，在装配螺钉上设计有颈部，，出头螺钉的直径为16mm，其颈部位置的直径为10mm。在装配螺钉拧入至螺孔前涂上密封胶，本实施例中采用的密封胶为乐泰，旋入拧紧并待密封胶干燥后，将装配螺钉的螺钉头拧除，出头螺钉拧紧后螺钉平面应高于镶套平面0.5mm，以通过铆实的方法填平镶套与螺钉间的间隙，保证平面平整度；

⑤将气缸体重新放置于镗床上，校园格兰孔的原基准面后，对该气缸体上格兰孔的内、外圆加工至图纸要求尺寸并进行倒角，格兰孔的厚度200mm靠镶套尺寸保证，去除毛刺和修拂外表面，使镶套和气缸本体过渡自然，修复完工的气缸体格兰孔的结构如图5所示，图5是本发明一种柴油机气缸体的格兰孔修复方法中将镶套固定在气缸体上并加工完成的示意图，图中标号1为镶套，标号2为密封圈。

毫无疑问，本发明的柴油机气缸体的格兰孔修复方法还可以根据具体的使用环境采用其他类似方法，当然对于其他类似结构的修复也可以采用本发明的方法。总而言之，本发明的保护范围还包括其他对于本领域技术人员来说显而易见的变换和替代。

Claims (5)

1.一种柴油机气缸体格兰孔缺陷的修复方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

①找出柴油机上气缸体格兰孔处的缺陷位置，将格兰孔上具有缺陷的部分镗销掉，确保镗削表面的粗糙度；

②在气缸体上的镗削面上钻设多个螺孔和定位销孔；

③制作镶套，所述的镶套为环形筒状，镶套的内径等于格兰孔的内径，镶套的外径等于格兰孔的外径，在镶套的一个端面上开有一个环形凹槽作为一个密封圈槽，镶套端面上位于环形凹槽内侧的部分为里圈，位于环形凹槽外侧的部分为外圈，所述里圈的高度要大于外圈的高度，在镶套上外圈位置钻有与气缸体镗削面上相同的螺孔和定位销孔；

④在镶套的密封圈槽内嵌设一个环形的密封条，然后将镶套放置于气缸体的格兰孔位置，使得密封圈位于二者的交界面上，各个螺孔和定位销孔对齐，用铰刀对定位销孔进行同铰后，敲入定位销并铆实，将装配螺钉拧紧至螺孔内，手工去除装配螺钉的露头部分并将装配螺钉和镶套铆实；

⑤将气缸体重新放置于镗床上，作对该气缸体的格兰孔至图纸要求尺寸，去除毛刺和修拂外表面，使镶套和气缸本体过渡自然。

2.根据权利要求1所述的一种柴油机气缸体格兰孔缺陷的修复方法，其特征在于，所述步骤①中的镗削表面粗糙度为Ra1.6。

3.根据权利要求1所述的一种柴油机气缸体格兰孔缺陷的修复方法，其特征在于，所述步骤②中的定位销孔为两个，所述的螺孔和定位销孔位于同一圆周上。

4.根据权利要求1所述的一种柴油机气缸体格兰孔缺陷的修复方法，其特征在于，所述步骤③中里圈高于外圈0.03～0.05mm。

5.根据权利要求1所述的一种柴油机气缸体格兰孔缺陷的修复方法，其特征在于，所述步骤④中的装配螺钉采用出头螺钉，在装配螺钉拧入至螺孔前涂上密封胶，旋入拧紧并待密封胶干燥后，将装配螺钉的螺钉头手工拧除，出头螺钉拧紧后螺钉应高于镶套平面0.5mm，通过铆实的方法填平镶套与螺钉间的上述间隙。

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