玉柴ＹＣ６１１２柴油发动机气缸体的镶套修复
摘要：针对玉柴ＹＣ６１１２柴油发动机气缸体的气缸在磨损后，在修理过程中，需要更换整个气缸体，从而造成维修成本过高。本人在实践中，参考了一些汽车维护和修理的技术书籍，将玉柴ＹＣ６１１２柴油发动机气缸体的气缸进行镶套修复，使其恢复技术标准，保证了发动机的工作性能，延长了发动机缸体的使用寿命，有效的降低了维修成本。
关键词：发动机 气缸体 磨损 镶套 修复
论文内容：玉柴ＹＣ６１１２柴油发动机是一种具有起动容易，油耗低，加速性好，排放低，适应性广等的优点，但是由于发动机的缸体与气缸是铸造一体的。发动机气缸磨损后，需要整个气缸体更换，造成维修成本过高，使用户难以承受高额的维修费用。所以我对气缸采用镶套修复的修理工艺是一种解决维修成本过高行之有效的方法。
（一）气缸磨损后修复问题的提出
公司从广西玉柴机器股份有限公司购进了ＹＣ６１１２柴油发动机,装配在广州穗景客车厂生产的巨鹰牌大客车。在使用过程中，由于驾驶员操作使用不当，致使车辆在行驶过程中出现熄火现象，随后发动机无法起动。我在拆检过程中，发现发动机缺水、高温后，造成活塞拉缸的机损事故。由于这种发动机气缸与缸体是一体式的（见图1--1），
图1—1 玉柴ＹＣ６１１２发动机气缸体
没有缸套。气缸在磨损后，需要更换新的缸体。而一个新的缸体需要八千多元，使车队的维修成本大幅上升（见表一）。
表一 改装前的维修费用
针对这个问题，我决定与玉柴厂的技术部门联系，反映情况。据厂家的分析，当时在设计ＹＣ６１１２发动机缸体的时候，考虑到加工成本低，维修的方便性，所以采用了一体式的缸体；其它省份的用户也有同样的问题。厂家承诺只能在保修期内更换有问题的缸体。而后，我向他们提出了将一体式缸体的缸套进行技术改造，采用镶套修复的工艺。他们也同意了，并向我提供相关的技术数据。
我经过一段时间的调查分析，对气缸套进行彻底研究发现：对缸径为112mm，功率为147KW的发动机对于缸套的要求相当高，所使用的材料要求比较高。如何进行镶套修复呢？加工的精度要求多少呢？
（二）镶套原理
1、 镶套的原理
在所修复的零件允许扩大孔的情况下可采用附加内外衬套的方法镶套。
2、 气缸的镶套
气缸搪削超过最后一级修理尺寸，或气缸壁上有特殊损伤时，可在气缸内镶换新的气缸套。第一次镶套时，要选用外径尺寸最小的气缸套，这样可以增加发动机的修理次数。发动机气缸的镶套可分为两种的形式：干式和湿式的相配。
由于玉柴ＹＣ６１１２发动机的气缸与缸体是一体式的，不是和冷却水直接接触，缸体的改进、加工的余量很少，所以我采用干式镶套法。
气缸套的外表面不直接与冷却水接触的称为干式气缸套。为保证散热效果和缸 套的定位 , 缸套的外表面与气缸体的缸套座孔内表面必须精确加工 , 我采用过盈配合 ,壁厚仅为 1-3mm 的干式气缸套是被压装到气缸中去的。
干式气缸套的镶配方法：首先我用专用工具将旧套取出或用搪缸机搪削掉。第一次镶套应选用标准尺寸的气缸套；再根据所选气缸套的外径尺寸搪削承孔。采用同心法搪缸时，旋转升降手把，将搪缸定心指降至气缸上部或下部的活塞行程以外，旋转定心指控制旋钮，使定心指经定心锥推向外伸而紧贴于缸壁，借定心指外张之力轻轻移动搪杆和搪缸机，使搪杆因定心指作用二处于欲搪的中心。定中心是搪杆工艺的关键工作，因此要细心、准确。如果缸体的底面或顶面，工作面和定心指不干净，或定心是用力过大，引起定心指变动而使气缸搪偏。为了定心的准确，我松开定心指旋钮，旋转搪杆到另一角度，再进行一次定中心。搪削后的气缸体承孔表面粗糙度Ｒａ应不大于2.5μ m，并留有适当的过盈量；最后将承孔和气缸套外壁涂以机油，放正气缸套，再加上平整垫木，用压床将气缸套徐徐压入承孔。在初始压入时，我用90°角尺进行测量，确认气缸套垂直于气缸体平面时，再缓慢加力。压入过程中如压力突然增加，应立即进行检查。这可能是气缸套偏斜或过盈量过大，配合过紧。如果压入时压力过低，可能是气缸体承孔尺寸过大，配合过松。气缸套压入后，应与气缸体上下平面平齐，不得低于上下平面。如高出少许，可用锉削或磨削修平。装配结束后我再进行水压试验。
3、搪缸工艺
(1)、根据搪削气缸直径选择主轴，缸径在76－115ｍｍ范围内，我选用直径75ｍｍ主轴。
（2）、安装主轴前我严格清洁结合面，并把结合螺钉均匀地拧紧，以保证主轴与工作台面的。
（３）、将缸体装置在夹具中，我用专用压盘压紧。清洁夹具底盘和工作台面，利用工作台上的T形槽、垫铁和螺栓等将夹具初步固定。 （4）、选择与气缸直径相适应的定心球杆确定气缸的中心线。我将定心球杆装在搪刀孔之下孔，根据气缸半径及主轴半径之和确定定心球杆的长度。定心球杆的端部接触气缸距上口3～4毫米处（即气缸的“缸肩”部分），我用主轴拔杆拔转主轴，感觉定心球与气缸壁四周的接触情况。左右方向可转动手轮使工作台纵向移动来调整，前后方向可用木棰轻敲夹具来调整。定好中心后，将夹具紧固，并复查一遍。 （5）、装上刀具，根据搪削量确定搪削次数和每次吃刀量，最后一刀为了提高气缸表面粗糙度，吃刀量不易过大，一般应在0.05ｍｍ以内。
（6）、选定走刀量和主轴转速。主轴转速是每分钟旋转的圈数，走刀量是主轴每转一圈下行的距离。Ｔ－7220Ａ搪床有六种走刀量和六种主轴转速可供选择。因此，粗搪时可选较大走刀量，以提高搪缸速度，精搪时应选择小走刀量以提高气缸的粗糙度；气缸直径小可采用较高转速，气缸直径大，特别是加长刀杆搪削大气缸时应采用低转速；气缸硬度大的应采用慢走刀，低转速。
（７）、根据气缸长度，校正自动停刀装置。我把主轴摇至缸口，用拨杆拨转主轴，检查吃刀量是否合适，搪刀在气缸圆周上的吃刀量是否一致，发现问题应即时调整纠正，然后接通电源进行搪削。在搪削中我经常用量缸表或内卡钳掌握每次搪削的吃刀量，防止把缸搪大，造成损失。
（8）、气缸搪好后，我换用特制搪刀，在气缸上口搪出宽约1－2ｍｍ，角度为30°或75°的倒角，以便于活塞组的安装。
4、磨缸的工艺
（1）、清洁――我将已搪过的气缸加以清洁，并彻底清除气缸内的铁屑，将缸体放在缸体架上，气缸下部放置铁皮盘，以供盛放润滑液。再将磨缸架装在气缸体上。
（2）、选择砂条――根据需要选择合适的砂石条装于磨缸头上，光磨铸铁气缸的磨头砂条。
（3）、安装砂条――砂条成套安装在磨缸头上以后，应检查圆柱度超过0.20mm时,应在较低的砂条下面加垫片，或把较高的砂条磨低，否则，会使磨成锥型。
（4）、安装磨头。
（5）、调整砂条压力。
磨缸机型号﹕MJ4220A。磨缸时，砂条上下露出的多少由砂条和气缸的长短而定。露出太多，会磨成喇叭口，如果重叠会磨成“腰鼓形”。一般选择上下露出15－20ｍｍ。我经常用量缸表正确测量缸径，搪至所需尺寸时，不可再去转动调整盘，只须往复几次，达到需要的精确尺寸为止。还要尽可能地使磨缸主轴，磨缸头和气缸在一直线上，以防磨偏。还应经常用活塞试配，以防磨大。粗砂条磨至一定程度时，换用细砂条光磨，当配合间隙合适后，我用“00”号纱布包在磨头上，将气缸壁抛光。要求气缸表面应光滑，看不到磨痕。气缸壁呈黑蓝色。气缸的圆度应达到0.01----0.02ｍｍ，圆柱度应达到0.01ｍｍ，与活塞的配缸间隙应达到0.10----0.15ｍｍ,表面粗糙度应达可到 。
（三）我对气缸套的改装
1、镶套时应注意的问题
（1） 缸套的材料
镶套的材料要根据镶套部位的工作条件来选择。如在高温下工作的部位 , 镶套材料应与 基体一致或相近似 , 使它们的线膨胀系数相同 ; 材料热稳定性要好 , 以保证零件工作时的稳定性。为了获得好的耐磨性能 , 也可镶比基体金属好的耐磨材料。为提高耐磨性 , 可采用表面处理 , 如表面淬火、镀鉻等 ; 有的则采用优质材料 , 但成本高。目前广泛应用的是在气缸体内镶入气缸套的结构。对于铝合金气缸体而言 , 因其耐磨性不好必须镶以气缸套。气缸套常由片状石墨铸铁并添加微量鉻、钼和镍, 用离心铸造法制成。它具有使用寿命长 , 耐磨性好、检修方便及费用低等优点。我选择了广东肇庆动力配件有限公司的气缸套进行改试，试用了硼合金和鉻钼铜合金铸铁为材质的气缸套，于是我向厂家订购了一些半成品的粗胚缸套，然后再进行机加工。
（2） 镶套的过盈量
镶套过盈量应选择合适 , 必要时要经过强度计算。因为过盈量太大易使零件变形或挤裂 ; 过盈量不足 , 又易松动和脱落。由于套系一薄壁衬套 , 镶套时包容件承受的是拉应力 , 被包容件承受的是压应力 , 因而 当套的厚度不大时 ( 一般 2－3mm) 应力与相对过盈量成正比关系。所谓相对过盈量 , 是指单位直径 ( 为镶套的基本尺寸 ) 上的过盈量。如气缸体承孔镶套 , 套外径尺寸为 100mm, 其过盈量为 0.05mm, 则相对过盈量为 0.05/100=0.0005 。
（3） 加工精度及表面粗糙度
我在进行镶套时 , 各零件的表面粗糙度和加工精度 , 根据图样要求选择。如果表面粗糙度过大 , 压入时表面凸凹处互相剪切 , 压入后使实际过盈量减小。一般情况下 , 镶缸套外圆 表面粗糙度为 1.25μ m, 缸套承孔为 Ra2.5 μ m。为了保证准确的过盈量 , 配合面加工精度要求较高 , 通常采用 IT6 、 IT7 级。
(4) 镶套的操作 镶套是谨慎细致的钳工操作。镶套前我仔细地检查配合件的尺寸及形状误差 , 检查倒角、表面粗糙度 , 并做好除锈、除油等清洁工作。在允许的圆柱度范围内 , 座孔应大头朝上 , 镶 入件应小头朝下 , 平稳压入。忌用榔头敲击 。 压入过程中 , 我 注意检查压入件是否歪斜 , 压力是否正常。
2、镶套法的特点
镶套法可以恢复基础件的局部磨损 , 延长基础件的使用寿命 ; 应用镶套法一次可以使磨损的零件恢复到基本尺寸 , 为以后的修理提供了方便 ; 工艺简单 , 易操作 , 不需大型设备 , 成本低 , 质量易保证 ; 由于不需要高温 , 零件不易变形。但它的应用受到零件结构和强度的限制。
3、 实际的情况分析：由于玉柴ＹＣ６１１２发动机的气缸直径是以英制为生产线的数据，所以它的实际缸径是111.77ｍｍ――111.80ｍｍ，所以，我决定选择气缸套内径为111.20ｍｍ，外径为115.75ｍｍ，长度为222.00ｍｍ的粗胚气缸套，进行镶套修复，恢复原有的技术标准。（见图1--2）。
图1—2 玉柴ＹＣ６１１２发动机气缸套
4、 由于活塞的直径是111.67ｍｍ，我根据技术要求，选择的配缸间隙为0.10－0.15ｍｍ。气缸磨好后，按照标准的发动机大修工艺、间隙装配好。进行发动机的冷磨合,冷磨时 ,我将发动机固定在冷磨台架上 , 不装火花塞或喷油器 , 加足润滑油 , 在事先确定好冷 磨起始转速、终止转速和冷磨总时间后 , 通过冷磨台架上的动力装置 , 以不同的拖带转速和时 间带动发动机开始冷磨。冷磨结束后 , 我放出全部润滑油 , 加入清洗油 , 再转动 5min 左右 , 以清洗零件表面和润滑油道 , 然后放出清洗油。发动机冷磨后 ,装复各附件 , 起动发动机进行运转 ,并检查发动机达到应有性能。发动机起动后 , 以最低的稳定转速( 500－ 700r/min ) 运转30分钟，稳定转速在 800－1600r/min 之间 ,短时转速 2000－ 2400r/min 。保持水温在 75—90°Ｃ 之间 , 在发动机热试过程中 , 进行必要的调整 , 使发动机运转正常。热试后我进行拆检 , 各部应无非正常磨损 , 各配合部件间隙正常。各缸缸套内孔和活塞外表面应无拉伤 , 其余各部应无非正常磨损 , 各配合部件间隙正常。检查完毕后我按原有的要求装复 , 并复试发动机运转是否正常。起动时, 发动机在 150-- 180 r/min 时 , 气缸压力不小于 2.5MPa, 各缸压力不超过平均值的 8% 。在各种转速下 , 机油压力应符合规定值。曲轴转速为 500-- 600r/min 时 , 进气管的真空度应为 57-- 70Kpa, 低、中、高速均匀 , 稳定 , 水温不应超 过 97 °Ｃ, 带压力水箱的发动机最高温度按原厂规定， 加速性能良好 , 废气排放达到规定值以内。
（四）效果分析
由于我对玉柴ＹＣ６１１２发动机的气缸进行了镶套的改装，并采取了上述的措施，使气缸体恢复了原有的技术标准, 延长基础件的使用寿命 ，降低了维修成本（见表二）；
表二 改装后的维修费用
而且 工艺简单 , 易操作 , 不需大型设备 ,质量易保证 ; 由于不需要高温 , 零件不易变形。为以后的修理提供了方便。在实际运行中，经过镶套修复大修后的发动机，保证了车辆行驶里程不少于10万公里以上。从未出现过因改装后引发的机损事故。长期的观察使用后的效果，根据司机反映：改装后的发动机动力强劲有力，加速性好，水温正常，排放良好。
（五）结束语
综合上述，我在工作中积累了一定的实践经验，参考可一些技术书籍，认真、详细分析了问题的原因，解决了技术难题，收到效果很好。进行镶套的修复方法，符合技术标准，使发动机气缸体的寿命得到很大的延长，提高了发动机工作的耐久性和稳定性。如果我不进行镶套的修复，是会用户造成维修成本增加，严重影响社会效益。我作为行业的一名技术维修人员有责任维护用户的利益，凭着自己知识和工作中坚韧不拔的精神，为用户解决了一个问题，增加了收入，降低了营运成本，出了一定力，是责无旁贷的。但愿今后在维修汽车故障过程中，不断向老师傅学习，不断创新，使汽车的故障减少。
（六）致谢：
作者在撰写本文过程中，非常高兴地得到广东省轻工业技工学校皮治国老师、陈永康老师、市二汽公共汽车公司冼福、胡卫红等人的有益指导，并对本文的修改提供宝贵意见，谨此表示致谢。
本人水平和经验有限，写作时间不足，文中难免有错漏和不足之处，恳请专家、教授及同行批评指正。
（七）、参考文献及资料
1、玉柴机器股份有限公司编·发动机维修手册·玉林·2005年5月第一版
２、丛守智主编·汽车维修技术及设备·北京·机械工业出版社·2002年7月第一版
３、关文达主编·汽车构造·北京·机械工业出版社·2002年1月第一版
目 录
一、摘 要 …………………………………………… （1）
二、关键词 …………………………………………… （1）
三、论文内容………………………………………… （1）
（一）气缸磨损后修复问题的提出………………… （2）
（二）镶套原理……………………………………… （4）
1、 镶套的原理…………………………………… （4）
2、 气缸的镶套…………………………………… （4）
3、 搪缸工艺 …………………………………… （6）
4、 磨缸的工艺…………………………………… （8）
（三）我对气缸套的改装……………………………… （9）
1、镶套时应注意的问题…………………………… （9）
2、镶套法的特点………………………………… （12）
3、实际的情况分析………………………………… （12）
（四） 效果分析………………………………………（16）
（五） 结束语…………………………………………（17）
（六） 致谢……………………………………………（18）
（七） 参考资料………………………………………（19）
