發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)座的維修方法

　　
　　廣西玉柴機(jī)器股份有限公司 金軍平

    發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)是高速運(yùn)動(dòng)件，氣門(mén)維修方法的好壞會(huì)影響氣門(mén)質(zhì)量的好壞，也會(huì)影響到乘員的安全。

　　氣門(mén)及氣門(mén)座是影響發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性、安全性的關(guān)鍵零部件之一，主要用于啟動(dòng)和關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)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(mén)及氣門(mén)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(mén)及氣門(mén)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(guò)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(guò)程中起加速作用。研究證明，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)與柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中各腐蝕介質(zhì)所扮演的角色不完全相同，大致情況見(jiàn)下表：

　　氣門(mén)及氣門(mén)座同時(shí)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(guò)多;燃燒室內(nèi)進(jìn)水導(dǎo)致氣門(mén)及氣門(mén)座銹蝕等。發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)及氣門(mén)座磨損失效使得進(jìn)排氣道關(guān)閉不嚴(yán)，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)漏氣，氣缸壓力減小，功率下降，耗油增加，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)排氣冒黑煙，空氣濾清器竄氣，起動(dòng)困難等。

　　氣門(mén)座通常有兩種型式：一種是直接從氣缸蓋中鏜出來(lái)。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(mén)座圈，這種型式便于修理和更換，氣缸蓋與氣門(mén)座圈采用過(guò)盈配合來(lái)保證可靠性。本文將介紹氣門(mén)座的幾種維修方法。

　　一、氣門(mén)座圈拆除方法

　　由于氣門(mén)座圈與氣缸蓋為過(guò)盈配合，并且內(nèi)孔表面光滑，因此欲拆除氣門(mén)座圈必須在氣門(mén)座圈上建立一個(gè)著力點(diǎn)或?qū)忾T(mén)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(mén)座圈切削掉。由于氣門(mén)座圈被切削到較薄時(shí)，氣門(mén)座圈收縮并與氣門(mén)座圈底孔失去過(guò)盈配合，在切削力的作用下氣門(mén)座圈與刀具一起回轉(zhuǎn)，結(jié)果可能會(huì)導(dǎo)致氣門(mén)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(mén)座圈時(shí)，為保證氣門(mén)座圈與氣門(mén)座圈底孔良好的過(guò)盈配合，一般都需要用刀具擴(kuò)大氣門(mén)座圈底孔尺寸，同時(shí)采用相應(yīng)加大外徑尺寸的氣門(mén)座圈與之配套使用。

　　2、拉拔法

　　即采用某一拉拔工具將氣門(mén)座圈直接從氣缸蓋上拉拔出來(lái)。例如：先在氣門(mén)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(mén)座圈，在保證氣門(mén)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(mén)座圈。采用拉拔法基本上都會(huì)改變氣門(mén)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(duì)氣門(mén)座圈加熱，以達(dá)到破壞氣門(mén)座圈與氣門(mén)座圈底孔過(guò)盈配合的目的。通常的做法是用焊條沿氣門(mén)座圈的內(nèi)表面連續(xù)均勻點(diǎn)焊，當(dāng)氣門(mén)座圈被加熱發(fā)紅時(shí)，立即在氣門(mén)座圈上澆上冷水，此時(shí)氣門(mén)座圈通常會(huì)斷裂。采用此法不宜對(duì)氣門(mén)座圈加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，一般以氣門(mén)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(mén)座圈產(chǎn)生電渦流，從而達(dá)到加熱氣門(mén)座圈的目的。試驗(yàn)證明，采用感應(yīng)加熱設(shè)備對(duì)氣門(mén)座圈加熱3—6s，可輕松將氣門(mén)座圈從氣缸蓋中取出，氣門(mén)座圈底孔尺寸及周?chē)T鐵的金相組織沒(méi)有任何變化。采用此法也不宜對(duì)氣門(mén)座圈加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，否則可能會(huì)改變氣門(mén)座圈底孔周?chē)T鐵的金相組織。

　　二、氣門(mén)座圈修復(fù)方法

　　氣門(mén)座使用一定時(shí)間后，常常會(huì)出現(xiàn)不同程度的磨損失效。在維修氣門(mén)座的過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)氣門(mén)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(mén)座密封錐面僅有寬度未超過(guò)2.5mm的輕微磨損，或僅有少量較淺的麻點(diǎn)及蝕痕時(shí)，可采用氣門(mén)與氣門(mén)座相互配對(duì)研磨的辦法來(lái)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(mén)作為工具。具體做法為：先在氣門(mén)的密封錐面上均勻地抹上一層薄薄的研磨膏(又稱(chēng)閥爾沙)，并將氣門(mén)插入氣門(mén)導(dǎo)管孔中，然后用力使氣門(mén)緊貼氣門(mén)座的密封錐面來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)，必要時(shí)也可使氣門(mén)上下運(yùn)動(dòng)輕輕敲擊氣門(mén)座。當(dāng)氣門(mén)座與氣門(mén)研磨面上都出現(xiàn)一條完整而連續(xù)的暗灰色環(huán)帶時(shí)， 可對(duì)氣門(mén)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(gè)研磨過(guò)程按先粗磨后精磨進(jìn)行。

　　為保證研磨質(zhì)量，在研磨過(guò)程中還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

　　(1)研磨前應(yīng)清除氣門(mén)座、氣門(mén)及氣門(mén)導(dǎo)管上的積炭及油污。

　　(2)整個(gè)研磨過(guò)程均以氣門(mén)導(dǎo)管孔作為定位基準(zhǔn)。當(dāng)氣門(mén)導(dǎo)管孔磨損過(guò)大時(shí)，需要更換新的氣門(mén)導(dǎo)管，此時(shí)一般不單獨(dú)采用研磨法來(lái)修復(fù)氣門(mén)座。

　　(3)防止研磨膏掉入氣門(mén)導(dǎo)管孔內(nèi)，以免研磨過(guò)程中造成氣門(mén)導(dǎo)管孔磨損。

　　(4)已與氣門(mén)座配對(duì)研磨好的氣門(mén)不能與其它氣門(mén)對(duì)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(guò)程中應(yīng)經(jīng)常檢查研磨效果，以免研磨時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成密封錐面過(guò)寬。

　　(7)用氣門(mén)敲擊氣門(mén)座時(shí)不能用力過(guò)猛，以免造成密封錐面凹陷。

　　2、鉸削法

　　當(dāng)氣門(mén)座密封錐面嚴(yán)重磨損,寬度顯著增加，或燒蝕嚴(yán)重時(shí)，可用鉸刀對(duì)氣門(mén)座進(jìn)行鉸削來(lái)恢復(fù)氣密性。發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)、排氣門(mén)與氣門(mén)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(mén)座來(lái)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(mén)座及氣門(mén)導(dǎo)管孔的尺寸選擇合適的鉸刀及刀桿。如果氣門(mén)導(dǎo)管孔磨損嚴(yán)重，則需要更換新的氣門(mén)導(dǎo)管后，再鉸削氣門(mén)座。45°鉸刀鉸削過(guò)程如下：

　　(1)用45°粗刃鉸刀對(duì)氣門(mén)座進(jìn)行粗鉸。由于氣門(mén)座存在硬層，在鉸削時(shí)鉸刀可能會(huì)打滑。此時(shí)可用粗砂布?jí)|在鉸刀下面對(duì)密封錐面砂磨后再鉸。

　　(2)當(dāng)密封錐面過(guò)寬時(shí)，可用15°或75°鉸刀鉸削氣門(mén)座來(lái)調(diào)整密封錐面寬度及位置。氣門(mén)座密封錐面b(見(jiàn)圖1)的寬窄直接影響氣門(mén)的使用壽命。若密封錐面過(guò)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(mén)座耐磨性降低。若密封錐面過(guò)窄，則氣門(mén)與氣門(mén)座的接觸面容易磨出溝槽，且氣門(mén)頭散熱能力差，容易導(dǎo)致氣門(mén)燒蝕。

　　(3)用45°細(xì)刃鉸刀對(duì)氣門(mén)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(mén)密封錐面的過(guò)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(guò)程中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

　　(1)鉸削時(shí)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(duì)氣門(mén)座鉸削量越小越好。

　　(3)氣門(mén)座鉸削到氣門(mén)裝入氣門(mén)座內(nèi)后，密封錐面位于氣門(mén)工作面的的中下部且寬度在1.2—2.5mm為宜。

　　(4)為保證氣門(mén)桿與氣門(mén)導(dǎo)管合理的配合間隙，延長(zhǎng)氣門(mén)導(dǎo)管使用壽命，更換氣門(mén)座時(shí)一般都需要跟換氣門(mén)導(dǎo)管，并且用專(zhuān)用復(fù)合刀具同時(shí)鉸削氣門(mén)座錐面與氣門(mén)導(dǎo)管孔。

　　(5)對(duì)氣門(mén)座的鉸削，應(yīng)在保證氣門(mén)下沉量滿足要求的前提下進(jìn)行。

　　3、鑲嵌氣門(mén)座圈

　　當(dāng)氣門(mén)座密封錐面的缺陷不能通過(guò)研磨或鉸削方式來(lái)直接修復(fù)時(shí)，則可通過(guò)鑲嵌氣門(mén)座圈，然后再鉸削氣門(mén)座圈密封錐面來(lái)恢復(fù)氣密性。對(duì)于直接從氣缸蓋上加工出來(lái)的氣門(mén)座，可切削氣門(mén)座后鑲嵌一定尺寸的氣門(mén)座圈。對(duì)于原來(lái)鑲有氣門(mén)座圈的氣缸蓋，可拆掉氣門(mén)座圈后，按原尺寸鑲配氣門(mén)座圈，也可適當(dāng)擴(kuò)大氣門(mén)座圈底孔尺寸后，鑲配相應(yīng)加大外徑尺寸的氣門(mén)座圈。鑲配氣門(mén)座圈時(shí)，可先將氣門(mén)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(mén)座圈。不宜將常溫下的氣門(mén)座圈直接壓入氣缸蓋內(nèi)，否則會(huì)損壞氣門(mén)座圈，拉傷氣門(mén)座圈底孔，同時(shí)壓入的氣門(mén)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(mén)座圈底孔尺寸后重鑲氣門(mén)座圈。

　　三、氣密性檢查

　　為檢驗(yàn)氣門(mén)座的修復(fù)是否合格，需要檢查氣門(mén)與氣門(mén)座的氣密性，以保障發(fā)動(dòng)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(mén)座配套使用的氣門(mén)放入氣門(mén)導(dǎo)管孔內(nèi)，并使氣門(mén)緊貼氣門(mén)座的密封錐面，然后在氣門(mén)上倒上足夠的煤油，經(jīng)3—5min后，如沒(méi)有出現(xiàn)漏油現(xiàn)象，則可認(rèn)為氣密性良好。

　　2、在氣門(mén)密封錐面涂上一層紅丹油，并把氣門(mén)放入氣門(mén)導(dǎo)管孔內(nèi)，然后用力將氣門(mén)壓在氣門(mén)座上旋轉(zhuǎn)1/8—1/4周后取出，最后檢查氣門(mén)座上的紅丹油情況。如果氣門(mén)座密封錐面上全部沾上紅丹油，并且均勻整齊，則說(shuō)明氣密性良好。

　　3、用帶有氣壓表的氣密性檢測(cè)器(見(jiàn)圖3)進(jìn)行檢查。即將檢測(cè)器的空氣容筒緊緊壓在氣門(mén)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(mén)與氣門(mén)座清洗干凈后，把氣門(mén)桿放入氣門(mén)導(dǎo)管孔內(nèi)，當(dāng)氣門(mén)盤(pán)部離氣門(mén)座25mm左右時(shí)，用手輕拍氣門(mén)，使其沿氣門(mén)導(dǎo)管孔垂直落下，連續(xù)數(shù)次后取出氣門(mén)檢查氣門(mén)座密封錐面。若氣門(mén)座密封錐面上有明亮而完整的光環(huán)且無(wú)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(dòng)氣密性檢測(cè)。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(mén)及氣門(mén)座處于具有一定壓力的壓縮空氣中，并對(duì)氣密性進(jìn)行定量檢測(cè)，然后判定氣門(mén)與氣門(mén)座的氣密性是否合格。常用泄漏量及泄漏率來(lái)表示氣密性。

　　由于氣門(mén)座的工作環(huán)境十分惡劣，以及氣門(mén)的頻繁撞擊和摩擦，氣門(mén)座的磨損是不可避免的。當(dāng)氣門(mén)座出現(xiàn)磨損失效時(shí)，應(yīng)及早修復(fù)，以確保發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命。同時(shí)還應(yīng)該注意發(fā)動(dòng)機(jī)的日常保養(yǎng)，消除導(dǎo)致氣門(mén)座非正常磨損失效的因素，以延長(zhǎng)氣門(mén)座的使用期限。

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