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氣門座維修方法
閱讀：558 發(fā)布時間：2011-9-23| 提 供 商 | 陜西凱興機(jī)械設(shè)備有限公司 | 資料大小 | 49.6KB |
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發(fā)動機(jī)氣門座的維修方法
發(fā)動機(jī)氣門是高速運(yùn)動件，氣門維修方法的好壞會影響氣門質(zhì)量的好壞，也會影響到乘員的安全。
摘要：氣門及氣門座是影響發(fā)動機(jī)可靠性、安全性的關(guān)鍵零部件之一。由于工作環(huán)境十分惡劣，氣門座的磨損失效是不可避免的，其磨損后直接影響發(fā)動機(jī)的的輸出功率、工作性能及服役壽命。
本文在分析氣門及氣門座磨損失效原因的基礎(chǔ)上，提出了氣門座的維修方法。
關(guān)鍵詞：氣門；氣門座；氣密性；發(fā)動機(jī)
氣門及氣門座是影響發(fā)動機(jī)可靠性、安全性的關(guān)鍵零部件之一，主要用于啟動和關(guān)閉發(fā)動機(jī)工作過程中的進(jìn)氣道和排氣道，控制燃料混合氣或空氣的進(jìn)入以及廢氣的排出。氣門及氣門座的工作環(huán)境十分惡劣，除承受高溫燃?xì)獾母g外，還要承受氣缸內(nèi)爆發(fā)壓力的沖擊,主要失效模式為磨損。氣門及氣門座的磨損失效通常有4種型式，即接觸疲勞磨損、高溫腐蝕磨損、磨粒磨損和高溫蠕變，并且磨損失效過程遵循一般機(jī)械零件磨損的規(guī)律，高溫下的蠕變和腐蝕介質(zhì)在這一過程中起加速作用。研究證明，汽油發(fā)動機(jī)與柴油發(fā)動機(jī)中各腐蝕介質(zhì)所扮演的角色不*相同，大致情況見下表：
氣門及氣門座同時也存在一些非正常磨損的因素，比如：燃燒室空氣中含有大量的灰塵；燃燒室內(nèi)積碳過多；燃燒室內(nèi)進(jìn)水導(dǎo)致氣門及氣門座銹蝕等。發(fā)動機(jī)氣門及氣門座磨損失效使得進(jìn)排氣道關(guān)閉不嚴(yán)，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)漏氣，氣缸壓力減小，功率下降，耗油增加，嚴(yán)重時還會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)排氣冒黑煙，空氣濾清器竄氣，起動困難等。
氣門座通常有兩種型式：一種是直接從氣缸蓋中鏜出來。這種型式具有良好的散熱性能，加工也比較方便；另一種是在氣缸蓋上鑲氣門座圈，這種型式便于修理和更換，氣缸蓋與氣門座圈采用過盈配合來保證可靠性。本文將介紹氣門座的幾種維修方法。
一、氣門座圈拆除方法
由于氣門座圈與氣缸蓋為過盈配合，并且內(nèi)孔表面光滑，因此欲拆除氣門座圈必須在氣門座圈上建立一個著力點(diǎn)或?qū)忾T座圈進(jìn)行毀壞性拆解。通常有如下幾種方法：
1、切削法
即在機(jī)床上用刀具將氣門座圈切削掉。由于氣門座圈被切削到較薄時，氣門座圈收縮并與氣門座圈底孔失去過盈配合，在切削力的作用下氣門座圈與刀具一起回轉(zhuǎn)，結(jié)果可能會導(dǎo)致氣門座圈底孔的尺寸變化，圓度不滿足技術(shù)要求。因此，采用此法拆除氣門座圈時，為保證氣門座圈與氣門座圈底孔良好的過盈配合，一般都需要用刀具擴(kuò)大氣門座圈底孔尺寸，同時采用相應(yīng)加大外徑尺寸的氣門座圈與之配套使用。
2、拉拔法
即采用某一拉拔工具將氣門座圈直接從氣缸蓋上拉拔出來。例如：先在氣門座圈內(nèi)圓面上攻制螺紋，然后將相應(yīng)尺寸的螺紋桿旋入氣門座圈，在保證氣門座圈和螺紋桿垂直的情況下，用鐵錘輕輕敲擊螺紋桿，直至拔出氣門座圈。采用拉拔法基本上都會改變氣門座圈底孔尺寸，尺寸改變量取決于拉拔工具的拉拔方式及其用力方式。
3、電焊加熱法
即采用電焊設(shè)備用焊條對氣門座圈加熱，以達(dá)到破壞氣門座圈與氣門座圈底孔過盈配合的目的。通常的做法是用焊條沿氣門座圈的內(nèi)表面連續(xù)均勻點(diǎn)焊，當(dāng)氣門座圈被加熱發(fā)紅時，立即在氣門座圈上澆上冷水，此時氣門座圈通常會斷裂。采用此法不宜對氣門座圈加熱時間過長，一般以氣門座圈被加熱到發(fā)紅為止。
4、感應(yīng)加熱法
感應(yīng)加熱是利用電磁感應(yīng)原理將工頻電源變換成特定頻段的電源從而加熱金屬材料的一種方法。感應(yīng)加熱系統(tǒng)主要由感應(yīng)線圈、交流電源和工件組成。感應(yīng)線圈中的交變電流使氣門座圈產(chǎn)生電渦流，從而達(dá)到加熱氣門座圈的目的。試驗(yàn)證明，采用感應(yīng)加熱設(shè)備對氣門座圈加熱3—6s，可輕松將氣門座圈從氣缸蓋中取出，氣門座圈底孔尺寸及周圍鑄鐵的金相組織沒有任何變化。采用此法也不宜對氣門座圈加熱時間過長，否則可能會改變氣門座圈底孔周圍鑄鐵的金相組織。
二、氣門座圈修復(fù)方法
氣門座使用一定時間后，常常會出現(xiàn)不同程度的磨損失效。在維修氣門座的過程中，應(yīng)根據(jù)氣門座不同的磨損情況選擇不同的維修方法，以降低維修成本。
1、研磨法
當(dāng)氣門座密封錐面僅有寬度未超過2.5mm的輕微磨損，或僅有少量較淺的麻點(diǎn)及蝕痕時，可采用氣門與氣門座相互配對研磨的辦法來消除缺陷，恢復(fù)氣密性。研磨的方法分手工研磨和機(jī)器研磨兩種。手工研磨一般以氣門作為工具。具體做法為：先在氣門的密封錐面上均勻地抹上一層薄薄的研磨膏（又稱閥爾沙），并將氣門插入氣門導(dǎo)管孔中，然后用力使氣門緊貼氣門座的密封錐面來回轉(zhuǎn)動，必要時也可使氣門上下運(yùn)動輕輕敲擊氣門座。當(dāng)氣門座與氣門研磨面上都出現(xiàn)一條完整而連續(xù)的暗灰色環(huán)帶時，可對氣門及座圈進(jìn)行氣密性檢查，如不合格，則繼續(xù)研磨直至合格為止。整個研磨過程按先粗磨后精磨進(jìn)行。
為保證研磨質(zhì)量，在研磨過程中還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
（1）研磨前應(yīng)清除氣門座、氣門及氣門導(dǎo)管上的積炭及油污。
（2）整個研磨過程均以氣門導(dǎo)管孔作為定位基準(zhǔn)。當(dāng)氣門導(dǎo)管孔磨損過大時，需要更換新的氣門導(dǎo)管，此時一般不單獨(dú)采用研磨法來修復(fù)氣門座。
（3）防止研磨膏掉入氣門導(dǎo)管孔內(nèi)，以免研磨過程中造成氣門導(dǎo)管孔磨損。
（4）已與氣門座配對研磨好的氣門不能與其它氣門對調(diào)裝配。
（5）研磨結(jié)束后必須清洗干凈氣缸蓋上的研磨膏。
（6）研磨過程中應(yīng)經(jīng)常檢查研磨效果，以免研磨時間過長，造成密封錐面過寬。
（7）用氣門敲擊氣門座時不能用力過猛，以免造成密封錐面凹陷。
2、鉸削法
當(dāng)氣門座密封錐面嚴(yán)重磨損,寬度顯著增加，或燒蝕嚴(yán)重時，可用鉸刀對氣門座進(jìn)行鉸削來恢復(fù)氣密性。發(fā)動機(jī)的進(jìn)、排氣門與氣門座的密封錐角基本上都是45°，因此可采用45°、15°和75°三種鉸刀鉸削氣門座來恢復(fù)氣密性，其中，45°鉸刀又分為粗刃和細(xì)刃兩種。鉸削前應(yīng)根據(jù)氣門座及氣門導(dǎo)管孔的尺寸選擇合適的鉸刀及刀桿。如果氣門導(dǎo)管孔磨損嚴(yán)重，則需要更換新的氣門導(dǎo)管后，再鉸削氣門座。45°鉸刀鉸削過程如下：
（1）用45°粗刃鉸刀對氣門座進(jìn)行粗鉸。由于氣門座存在硬層，在鉸削時鉸刀可能會打滑。此時可用粗砂布墊在鉸刀下面對密封錐面砂磨后再鉸。
（2）當(dāng)密封錐面過寬時，可用15°或75°鉸刀鉸削氣門座來調(diào)整密封錐面寬度及位置。氣門座密封錐面b（見圖1）的寬窄直接影響氣門的使用壽命。若密封錐面過寬,單位密封錐面上的壓力減小，降低硬化層的形成能力，導(dǎo)致氣門座耐磨性降低。若密封錐面過窄，則氣門與氣門座的接觸面容易磨出溝槽，且氣門頭散熱能力差，容易導(dǎo)致氣門燒蝕。
（3）用45°細(xì)刃鉸刀對氣門座密封錐面進(jìn)行精鉸。為改善密封錐面的質(zhì)量和光潔度，可在鉸刀下墊拋光砂布光磨密封錐面。
圖2為45°鉸刀鉸削氣門密封錐面的過程，其中（a）為用45度粗刃鉸刀粗鉸45°斜面；（b）為用75°鉸刀鉸削上斜面；（c）為用15°鉸刀鉸削下斜面；（d）為用45°細(xì)刃鉸刀精鉸45°斜面。
在鉸削過程中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
（1）鉸削時鉸刀刀桿應(yīng)與氣缸蓋底平面垂直，并且用力要均勻、平穩(wěn)，不得倒退，直到將燒蝕、斑點(diǎn)等缺陷鉸去為止。
（2）在確保能夠消除凹陷、斑點(diǎn)以及能鉸出完整密封錐面的前提下，對氣門座鉸削量越小越好。
（3）氣門座鉸削到氣門裝入氣門座內(nèi)后，密封錐面位于氣門工作面的的中下部且寬度在1.2—2.5mm為宜。
（4）為保證氣門桿與氣門導(dǎo)管合理的配合間隙，延長氣門導(dǎo)管使用壽命，更換氣門座時一般都需要跟換氣門導(dǎo)管，并且用復(fù)合刀具同時鉸削氣門座錐面與氣門導(dǎo)管孔。
（5）對氣門座的鉸削，應(yīng)在保證氣門下沉量滿足要求的前提下進(jìn)行。
3、鑲嵌氣門座圈
當(dāng)氣門座密封錐面的缺陷不能通過研磨或鉸削方式來直接修復(fù)時，則可通過鑲嵌氣門座圈，然后再鉸削氣門座圈密封錐面來恢復(fù)氣密性。對于直接從氣缸蓋上加工出來的氣門座，可切削氣門座后鑲嵌一定尺寸的氣門座圈。對于原來鑲有氣門座圈的氣缸蓋，可拆掉氣門座圈后，按原尺寸鑲配氣門座圈，也可適當(dāng)擴(kuò)大氣門座圈底孔尺寸后，鑲配相應(yīng)加大外徑尺寸的氣門座圈。鑲配氣門座圈時，可先將氣門座圈用液氮冷卻5—10min，然后快速壓入氣缸蓋內(nèi)，或者加熱氣缸蓋后快速壓入氣門座圈。不宜將常溫下的氣門座圈直接壓入氣缸蓋內(nèi)，否則會損壞氣門座圈，拉傷氣門座圈底孔，同時壓入的氣門座圈也易脫落。此外，為保障氣缸蓋的可靠性，不可隨意擴(kuò)大氣門座圈底孔尺寸后重鑲氣門座圈。
三、氣密性檢查
為檢驗(yàn)氣門座的修復(fù)是否合格，需要檢查氣門與氣門座的氣密性，以保障發(fā)動機(jī)正常工作。通常有以下幾種方法檢查氣密性。
1、將與氣門座配套使用的氣門放入氣門導(dǎo)管孔內(nèi)，并使氣門緊貼氣門座的密封錐面，然后在氣門上倒上足夠的煤油，經(jīng)3—5min后，如沒有出現(xiàn)漏油現(xiàn)象，則可認(rèn)為氣密性良好。
2、在氣門密封錐面涂上一層紅丹油，并把氣門放入氣門導(dǎo)管孔內(nèi)，然后用力將氣門壓在氣門座上旋轉(zhuǎn)1/8—1/4周后取出，zui后檢查氣門座上的紅丹油情況。如果氣門座密封錐面上全部沾上紅丹油，并且均勻整齊，則說明氣密性良好。
3、用帶有氣壓表的氣密性檢測器（見圖3）進(jìn)行檢查。即將檢測器的空氣容筒緊緊壓在氣門座的外緣上，并使空氣容筒與氣缸蓋結(jié)合面保持良好的氣密性，然后用手捏橡皮球向空氣容筒內(nèi)充氣，使其具有 0.6—0.7MPa 的氣壓。如果在30s內(nèi)氣壓表的讀數(shù)不下降，則表示氣密性良好。
4、將氣門與氣門座清洗干凈后，把氣門桿放入氣門導(dǎo)管孔內(nèi)，當(dāng)氣門盤部離氣門座25mm左右時，用手輕拍氣門，使其沿氣門導(dǎo)管孔垂直落下，連續(xù)數(shù)次后取出氣門檢查氣門座密封錐面。若氣門座密封錐面上有明亮而完整的光環(huán)且無斑點(diǎn)，即可認(rèn)為氣密性良好。
5、用氣密性試漏機(jī)全自動氣密性檢測。此法適合在大型汽修廠及柴油機(jī)裝配廠使用，主要將氣門及氣門座處于具有一定壓力的壓縮空氣中，并對氣密性進(jìn)行定量檢測，然后判定氣門與氣門座的氣密性是否合格。常用泄漏量及泄漏率來表示氣密性。
由于氣門座的工作環(huán)境十分惡劣，以及氣門的頻繁撞擊和摩擦，氣門座的磨損是不可避免的。當(dāng)氣門座出現(xiàn)磨損失效時，應(yīng)及早修復(fù)，以確保發(fā)動機(jī)的正常運(yùn)行，延長發(fā)動機(jī)使用壽命。同時還應(yīng)該注意發(fā)動機(jī)的日常保養(yǎng)，消除導(dǎo)致氣門座非正常磨損失效的因素，以延長氣門座的使用期限。