鋁活塞與缸體配合間隙的探討

本手冊(cè)中描述的“相關(guān)軸之間的間隙”是指發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力箱和氣壓壁之間的間隙。間隙值通常約為0.035mm?；钊c氣缸的選配和裝配質(zhì)量如何,對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和使用壽命具有重大的影響。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的配缸間隙值,在《維修手冊(cè)》中有明確的規(guī)定。鋁活塞與氣缸配合間隙的檢查方法是:使用塞尺和拉力計(jì),拉力計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)拉力為22.5～36.5N。幾種車(chē)型的配缸間隙見(jiàn)表1。目前發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞一般采用鋁硅鈦多元合金制成,例如共晶型ZL109合金,其膨脹率為(19.5～20.1)×10-6(見(jiàn)圖1)。眾所周知,鋁合金材料質(zhì)軟、量輕、膨脹率大、導(dǎo)熱性能好,而且屬于非磁性材料。在工作中,活塞頂部承受的溫度往往超過(guò)350℃。因此在選配過(guò)程中,必須考慮鋁活塞的物理機(jī)械特性,采取各種措施減小因鋁活塞熱脹冷縮對(duì)裝配質(zhì)量產(chǎn)生的不良影響,避免氣缸壓力降低或者高溫時(shí)發(fā)生拉缸、粘缸等故障。為了達(dá)到廠家規(guī)定的配缸間隙,在汽車(chē)維修中應(yīng)當(dāng)掌握以下技術(shù)要領(lǐng)。一、選擇活動(dòng)氣器的各種方法1.標(biāo)準(zhǔn)活塞的組分根據(jù)活塞直徑的實(shí)際尺寸,生產(chǎn)廠家將鋁活塞分成若干組,并且以分組號(hào)的形式打印在活塞的頂部。例如有的發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)活塞分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等4組,有的分成1、2、3等3組,而有的發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的外徑分組號(hào)標(biāo)為A、B、C等。在同一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)上,應(yīng)當(dāng)選配同一組號(hào)的活塞和氣缸,即某一組號(hào)的活塞必須與同一級(jí)組號(hào)的氣缸相配,只有這樣才能保證活塞和氣缸之間的配合間隙符合技術(shù)要求。2.標(biāo)準(zhǔn)基于標(biāo)記的插裝閥的裝配為了降低維修成本,需要增加氣缸的修理次數(shù)。當(dāng)氣缸進(jìn)行了鏜磨加工,擴(kuò)大了內(nèi)徑之后,必須采用加大尺寸的活塞與之相配,只有這樣,才能確保活塞與氣缸的配合間隙正確。為此,生產(chǎn)廠家將修配用的活塞劃分成幾個(gè)尺寸等級(jí),并且在活塞頂上打印了相應(yīng)的標(biāo)記,例如“0.00”、“0.25”、“0.50”、“0.75”和“1.00”等字樣。標(biāo)記為“0.00”的活塞稱(chēng)為“標(biāo)準(zhǔn)活塞”,必須與標(biāo)準(zhǔn)尺寸的氣缸相配;標(biāo)記為“0.25”、“0.50”、“0.75”和“1.00”的活塞稱(chēng)為“加大活塞”,應(yīng)當(dāng)分別與鏜磨后直徑加大0.25mm、0.50mm、0.75mm和1.00mm的氣缸相配用。3.根據(jù)顏色標(biāo)準(zhǔn)偏差選擇氣體和活動(dòng)之間的距離見(jiàn)表2二、鋁4改性組合成型技術(shù)這一點(diǎn)對(duì)于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尤其重要。由于柴油機(jī)的壓縮壓力、燃燒溫度和爆發(fā)壓力都高于汽油發(fā)動(dòng)機(jī),所以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的強(qiáng)度比汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞更高。在豐田汽車(chē)的有些型號(hào)中,第一道活塞環(huán)槽上方制作1個(gè)隔熱槽(見(jiàn)圖2),包括第一道活塞環(huán)槽在內(nèi)的活塞頭是用鋁和陶瓷纖維組成的特殊合金———纖維強(qiáng)化金屬(FRM)———鑄造的。另外,有的在活塞頭內(nèi)側(cè)做有冷卻通道,用來(lái)冷卻活塞環(huán)槽。從機(jī)油噴嘴噴射出來(lái)的機(jī)油流過(guò)這個(gè)冷卻通道,用于冷卻鋁活塞。所有這些技術(shù)措施,都是為了減少活塞受熱后的變形量。如果對(duì)所購(gòu)鋁活塞的質(zhì)量有懷疑,在選配前應(yīng)該對(duì)所有的鋁活塞進(jìn)行“熱定型”,其目的是消除鋁活塞內(nèi)的殘余應(yīng)力,保證鋁活塞在氣缸高溫、高壓條件下具有比較穩(wěn)定的幾何形狀。對(duì)鋁活塞進(jìn)行維修熱定型的方法是:將鋁活塞放在機(jī)油中加熱至200℃,保溫8h,然后讓其與機(jī)油一起緩慢冷卻至室溫。以上操作又稱(chēng)為“人工時(shí)效”。請(qǐng)注意:對(duì)鋁活塞的熱定型處理以1次為宜,不可多次進(jìn)行,因?yàn)殡S著熱定型處理次數(shù)和時(shí)間的增加,鋁活塞的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性能會(huì)有所降低。三、鋁4不斷加熱加熱無(wú)論是清除活塞表面的防銹蠟,還是進(jìn)行維修熱定型處理,都不能用明火(包括用含油棉紗燒)加熱鋁活塞,這是因?yàn)?1.加熱不均勻,容易導(dǎo)致鋁活塞變形。2.由于明火加熱的溫度無(wú)法控制,若加熱溫度超過(guò)塞的金相組織發(fā)生變化,導(dǎo)致活塞的機(jī)械性能下降。四、采用連系式組合充填法在鋁活塞與活塞銷(xiāo)組裝前,需要加熱鋁活塞10min左右,然后在活塞銷(xiāo)上涂抹機(jī)油,并且快速插入活塞銷(xiāo)座孔和連桿襯套孔。組裝后,最好將活塞連桿組反向插入氣缸內(nèi),以防止鋁活塞產(chǎn)生不規(guī)則變形。千萬(wàn)不可鋁活塞不經(jīng)加熱,或者活塞銷(xiāo)不經(jīng)冷凍,在常溫下硬敲猛打進(jìn)行粗野裝配。待活塞、活塞銷(xiāo)、連桿以及活塞銷(xiāo)卡簧等組裝完畢,且鋁活塞的溫度降至室溫以后,應(yīng)該再次測(cè)量鋁活塞的尺寸,并且將測(cè)量結(jié)果與組裝前的尺寸進(jìn)行對(duì)比,如果有所變化,說(shuō)明在裝配活塞銷(xiāo)的過(guò)程中,鋁活塞又產(chǎn)生了變形,應(yīng)當(dāng)放在專(zhuān)用夾具上,用木錘對(duì)鋁活塞的裙部進(jìn)行敲擊,予以矯正。五、鋁4代氧合物配缸與發(fā)揮配合間隙的關(guān)系我國(guó)許多地區(qū)的四季溫差比較大,所以需要按照室溫修正配缸間隙。例如某型發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸直徑為88mm,原廠規(guī)定的鋁活塞與氣缸的配合間隙為0.06～0.08mm。由于鋁合金的膨脹系數(shù)比鑄鐵大,加上制造廠規(guī)定的鋁活塞與氣缸的配合間隙是指20℃條件下的裝配間隙,所以盛夏室溫在30℃以上時(shí),兩者的配合間隙應(yīng)該比《維修手冊(cè)》上規(guī)定的配缸間隙小0.01mm。否則,當(dāng)氣溫在20℃以下時(shí),鋁活塞與氣缸的配合間隙會(huì)偏大,從而造成氣缸壓縮壓力降低。六、其他注意事項(xiàng)1.測(cè)量氣體內(nèi)部的方法測(cè)量氣缸內(nèi)徑時(shí),應(yīng)當(dāng)在氣缸的上部、中部、下部等3個(gè)位置(見(jiàn)圖3)分別測(cè)量,并且做好記錄。2.滌綸的壓縮和壓縮為了提高鋁活塞的耐磨性,有的發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)活塞裙部進(jìn)行了鍍鋅、噴鍍石墨層等處理,例如玉柴YC6108ZQ型柴油機(jī)的鋁活塞采用噴涂技術(shù),將石墨噴涂在活塞的裙部,使之形成一層總厚度約0.04mm的石墨噴涂層,他的作用是減磨和緩沖。由于石墨具有一定的壓縮性,兩側(cè)石墨噴涂層的總厚度略大于活塞與氣缸壁的間隙,使活塞通過(guò)石墨噴涂層與氣缸壁之間實(shí)現(xiàn)“無(wú)間隙配合”,并且保證噴涂活塞可以在氣缸內(nèi)高速運(yùn)動(dòng)而不致“拉缸”或者卡死。對(duì)于這種裙部有石墨噴涂層的鋁活塞,在裝入氣缸之前,需要將鋁活塞放入冰箱內(nèi)冷凍至-20℃,待鋁活塞的尺寸縮小后,