关于S195发动机曲轴的修复技术分析

何人葵

摘 要：随机抽取无法根据最后一级修理尺寸磨削修理的S195 柴油机曲轴为研究对象，对曲轴的主轴颈以及连杆轴颈通过堆焊、电弧焊涂喷、电刷镀等方式进行修复，结果显示涂层结合情况较为良好，没有发生任何剥落或者脱皮现象，硬度测试表明可以满足发动机曲轴构件的要求。

关键词：曲轴 电弧喷涂 电刷镀修复 震动堆焊

中图分类号：TM31 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（a）-0042-01

近年来，发动机在交通、电力等各部门中得到了越来越广泛的应用，与此同时发动机的各个部件磨损和失效问题也日益暴露出来。曲轴作为发动机的关键零件之一，在长期使用过程中极易发生磨损和报废，影响到发动机的正常运行，因而如何做好曲轴的修复也越来越受到人们的重视。本文选取云南锡业集团公司待修复的S195发动机曲轴作为研究对象，根据其不同的失效形式选用采取相应的修复方法，以供参考。

1 修复工艺设计

1.1 震动堆焊

如果曲轴轴颈磨损超限，已经无法按照最后一级修理尺寸磨削进行修理时，一般建议使用振动堆焊对其磨损表面进行增补后再做磨削处理。为了进一步提高修复质量，在进行堆焊修复曲轴前，应首先对待修复曲轴轴颈表面实施彻底的清洗、检查工作，注意做好磨削以及预热的准备工作。正式进行堆焊时，可以采用大小为1.6 mm的50CrA或者30CrMnSiA来作为修复材料，也可以选择高碳钢丝，然后就可以在振动堆焊设备进行堆焊工作了。注意在堆焊过程中，速度应当控制在每分钟460～560 mm，送丝的速度应当控制在每分钟2 mm，堆焊螺距应当控制在3.6～4 mm/r，工作环境上，电压应当介于21～23 V之间，电流则应介于150～180 A之间。堆焊过程中，为了避免曲轴圆角处应力过于集中的问题，在距曲柄2～2.5 mm之处应当注意不堆焊；在堆焊靠近圆角的起始时间或者终了两圈焊道时应当注意不要浇注冷却液。同时为了避免堆焊起始处出现焊不透问题，工人在堆焊时应当注意丛曲柄臂的前侧开始起焊同时圆角处不焊。为了防止曲轴发生变形，堆焊顺序安排上，应当先堆焊连杆轴颈，完成后在行堆焊主轴颈。堆焊完成后，为了尽可能降低曲轴变形的发生率，消除内应力，应当注意将其放入到100～200 ℃的保温箱中实施保温处理，时间应控制在1～2 h之间，随炉冷却，完成后再钻通各油孔，同时注意检查是否出现缺陷，有必要的话还应当采取焊接修复处理，之后再进行磨削。

1.2 电弧喷涂修复

现阶段，该技术在机械制造以及设备维修中都得到了较为广泛的应用。其主要作用机理是把处于熔融状态的喷涂村料在高速气流的作用下使其雾化喷射零件表面，从而喷涂层的一项表面工程技术。就现阶段来看，主要应用在制造各种功能性涂层以及机械零部件的修复。采用电弧喷涂修复之前的清洗、检查以及磨削准备工作和震动堆焊相同。同时为了确保喷涂层和基体之间能够得到较为良好的结合，工作人员需要对待修复轴颈采取砂粗化处理，注意喷砂压力应当以0.65 MPa为宜，喷砂角度控制在85 °，喷砂距离需要控制在180～200 mm之间。完成之后，需要堵塞油孔同时利用铜皮对将行喷涂轴颈的邻近轴颈采取遮蔽保护处理。

1.3 电刷镀修复

该种技术的优势不仅在于镀层和基体的结合强度高及镀层硬度高，还具有突出的耐磨性、耐蚀性，沉积速度也较快。采用电刷镀修复前，需要先行磨削加工，注意消除轴颈的椭圆度，同时通过油石或者刮刀把油孔边缘倒成45 °角，利用煤油或者汽油等去除曲轴表明或者内部存在的油污，完成之后采用木楔堵塞油孔。电净时注意将压调控制在12～18 V的范围，工件和镀笔间的相对运动速度应当控制在12～18 m/mm，总的时间应当介于40～80 s之间。活化过程中，应当先使用THY-2活化液，等到表面呈现出黑灰色，并用水冲洗工件表面后，再采用THY-3活化液，等到表面表现为银灰色之后再用清水对其表面进行冲洗。刷过镀层时，应当选择特殊TDY-101来当做过镀层的镀液，注意工件和镀笔之间的相对速度应当控制在12～18 m/mm，通常来说过渡层厚度以0.002 mm为宜。另外，在刷工作层的过程中，可以选择快速镍TDY-102，首先通过镀笔蘸快速镍无电擦拭5～8 s之间，接着再将工件接入电源钢负极，注意应当将电压控制在12到15V之间，而工件和镀笔之间的相对速度则应当控制在12～20 m/mm。等到工作层镀到实际所需厚度后，对其表面进行清洗，同时取出油孔中的木楔。然后磨削加工到规定的表面粗糙度以及尺寸精度。

1.4 曲轴修复结果

（一）焊接修复层和曲轴母材的结合性能情况分析。在已经修复完毕后的曲轴中随机抽取一根取样，利用金相组织的现实情况，对于焊接修复区各相关组织和修复层与母材之间的结合性能进行了分析。

（二）曲轴修复层的性能。具体的取样硬度测试结果如表1所示。从中我们可以看出，因为冷却速度较快，熔合区的硬度和焊缝区相比，要略微高出一些，而焊接修复区的平均硬度和母材相比，也略高，同时经淬火处理后，曲轴的表面硬度高达55到60 HRC之间，可以满足发动机曲轴构件的使用要求。

2 结语

综上所述，在曲轴修复时，应当根据曲轴失效形式的不同，合理选用堆焊、电弧焊涂喷以及电刷镀等技术，以有效应对发动机曲轴的修复问题，满足曲轴构件的使用要求，确保发动机的正常运行。

参考文献

[1] 史佩京，徐滨士，刘世参.表面工程技术在发动机零部件修复与强化中的应用[C]//第十一次全国焊接会议论文集（第1册）.2005.

[2] 朱蕾，宫杰，梅华生.汽车发动机曲轴断裂失效分析[J].精密成形工程，2010（5）.

[3] 朱华，苏建成.发动机曲轴磨损的电弧喷涂修复工艺[J].拖拉机与农用运输车，2008（2）.endprint

摘 要：随机抽取无法根据最后一级修理尺寸磨削修理的S195 柴油机曲轴为研究对象，对曲轴的主轴颈以及连杆轴颈通过堆焊、电弧焊涂喷、电刷镀等方式进行修复，结果显示涂层结合情况较为良好，没有发生任何剥落或者脱皮现象，硬度测试表明可以满足发动机曲轴构件的要求。

关键词：曲轴 电弧喷涂 电刷镀修复 震动堆焊

中图分类号：TM31 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（a）-0042-01

近年来，发动机在交通、电力等各部门中得到了越来越广泛的应用，与此同时发动机的各个部件磨损和失效问题也日益暴露出来。曲轴作为发动机的关键零件之一，在长期使用过程中极易发生磨损和报废，影响到发动机的正常运行，因而如何做好曲轴的修复也越来越受到人们的重视。本文选取云南锡业集团公司待修复的S195发动机曲轴作为研究对象，根据其不同的失效形式选用采取相应的修复方法，以供参考。

1 修复工艺设计

1.1 震动堆焊

如果曲轴轴颈磨损超限，已经无法按照最后一级修理尺寸磨削进行修理时，一般建议使用振动堆焊对其磨损表面进行增补后再做磨削处理。为了进一步提高修复质量，在进行堆焊修复曲轴前，应首先对待修复曲轴轴颈表面实施彻底的清洗、检查工作，注意做好磨削以及预热的准备工作。正式进行堆焊时，可以采用大小为1.6 mm的50CrA或者30CrMnSiA来作为修复材料，也可以选择高碳钢丝，然后就可以在振动堆焊设备进行堆焊工作了。注意在堆焊过程中，速度应当控制在每分钟460～560 mm，送丝的速度应当控制在每分钟2 mm，堆焊螺距应当控制在3.6～4 mm/r，工作环境上，电压应当介于21～23 V之间，电流则应介于150～180 A之间。堆焊过程中，为了避免曲轴圆角处应力过于集中的问题，在距曲柄2～2.5 mm之处应当注意不堆焊；在堆焊靠近圆角的起始时间或者终了两圈焊道时应当注意不要浇注冷却液。同时为了避免堆焊起始处出现焊不透问题，工人在堆焊时应当注意丛曲柄臂的前侧开始起焊同时圆角处不焊。为了防止曲轴发生变形，堆焊顺序安排上，应当先堆焊连杆轴颈，完成后在行堆焊主轴颈。堆焊完成后，为了尽可能降低曲轴变形的发生率，消除内应力，应当注意将其放入到100～200 ℃的保温箱中实施保温处理，时间应控制在1～2 h之间，随炉冷却，完成后再钻通各油孔，同时注意检查是否出现缺陷，有必要的话还应当采取焊接修复处理，之后再进行磨削。

1.2 电弧喷涂修复

现阶段，该技术在机械制造以及设备维修中都得到了较为广泛的应用。其主要作用机理是把处于熔融状态的喷涂村料在高速气流的作用下使其雾化喷射零件表面，从而喷涂层的一项表面工程技术。就现阶段来看，主要应用在制造各种功能性涂层以及机械零部件的修复。采用电弧喷涂修复之前的清洗、检查以及磨削准备工作和震动堆焊相同。同时为了确保喷涂层和基体之间能够得到较为良好的结合，工作人员需要对待修复轴颈采取砂粗化处理，注意喷砂压力应当以0.65 MPa为宜，喷砂角度控制在85 °，喷砂距离需要控制在180～200 mm之间。完成之后，需要堵塞油孔同时利用铜皮对将行喷涂轴颈的邻近轴颈采取遮蔽保护处理。

1.3 电刷镀修复

该种技术的优势不仅在于镀层和基体的结合强度高及镀层硬度高，还具有突出的耐磨性、耐蚀性，沉积速度也较快。采用电刷镀修复前，需要先行磨削加工，注意消除轴颈的椭圆度，同时通过油石或者刮刀把油孔边缘倒成45 °角，利用煤油或者汽油等去除曲轴表明或者内部存在的油污，完成之后采用木楔堵塞油孔。电净时注意将压调控制在12～18 V的范围，工件和镀笔间的相对运动速度应当控制在12～18 m/mm，总的时间应当介于40～80 s之间。活化过程中，应当先使用THY-2活化液，等到表面呈现出黑灰色，并用水冲洗工件表面后，再采用THY-3活化液，等到表面表现为银灰色之后再用清水对其表面进行冲洗。刷过镀层时，应当选择特殊TDY-101来当做过镀层的镀液，注意工件和镀笔之间的相对速度应当控制在12～18 m/mm，通常来说过渡层厚度以0.002 mm为宜。另外，在刷工作层的过程中，可以选择快速镍TDY-102，首先通过镀笔蘸快速镍无电擦拭5～8 s之间，接着再将工件接入电源钢负极，注意应当将电压控制在12到15V之间，而工件和镀笔之间的相对速度则应当控制在12～20 m/mm。等到工作层镀到实际所需厚度后，对其表面进行清洗，同时取出油孔中的木楔。然后磨削加工到规定的表面粗糙度以及尺寸精度。

1.4 曲轴修复结果

（一）焊接修复层和曲轴母材的结合性能情况分析。在已经修复完毕后的曲轴中随机抽取一根取样，利用金相组织的现实情况，对于焊接修复区各相关组织和修复层与母材之间的结合性能进行了分析。

（二）曲轴修复层的性能。具体的取样硬度测试结果如表1所示。从中我们可以看出，因为冷却速度较快，熔合区的硬度和焊缝区相比，要略微高出一些，而焊接修复区的平均硬度和母材相比，也略高，同时经淬火处理后，曲轴的表面硬度高达55到60 HRC之间，可以满足发动机曲轴构件的使用要求。

2 结语

综上所述，在曲轴修复时，应当根据曲轴失效形式的不同，合理选用堆焊、电弧焊涂喷以及电刷镀等技术，以有效应对发动机曲轴的修复问题，满足曲轴构件的使用要求，确保发动机的正常运行。

参考文献

[1] 史佩京，徐滨士，刘世参.表面工程技术在发动机零部件修复与强化中的应用[C]//第十一次全国焊接会议论文集（第1册）.2005.

[2] 朱蕾，宫杰，梅华生.汽车发动机曲轴断裂失效分析[J].精密成形工程，2010（5）.

[3] 朱华，苏建成.发动机曲轴磨损的电弧喷涂修复工艺[J].拖拉机与农用运输车，2008（2）.endprint

摘 要：随机抽取无法根据最后一级修理尺寸磨削修理的S195 柴油机曲轴为研究对象，对曲轴的主轴颈以及连杆轴颈通过堆焊、电弧焊涂喷、电刷镀等方式进行修复，结果显示涂层结合情况较为良好，没有发生任何剥落或者脱皮现象，硬度测试表明可以满足发动机曲轴构件的要求。

关键词：曲轴 电弧喷涂 电刷镀修复 震动堆焊

中图分类号：TM31 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（a）-0042-01

近年来，发动机在交通、电力等各部门中得到了越来越广泛的应用，与此同时发动机的各个部件磨损和失效问题也日益暴露出来。曲轴作为发动机的关键零件之一，在长期使用过程中极易发生磨损和报废，影响到发动机的正常运行，因而如何做好曲轴的修复也越来越受到人们的重视。本文选取云南锡业集团公司待修复的S195发动机曲轴作为研究对象，根据其不同的失效形式选用采取相应的修复方法，以供参考。

1 修复工艺设计

1.1 震动堆焊

如果曲轴轴颈磨损超限，已经无法按照最后一级修理尺寸磨削进行修理时，一般建议使用振动堆焊对其磨损表面进行增补后再做磨削处理。为了进一步提高修复质量，在进行堆焊修复曲轴前，应首先对待修复曲轴轴颈表面实施彻底的清洗、检查工作，注意做好磨削以及预热的准备工作。正式进行堆焊时，可以采用大小为1.6 mm的50CrA或者30CrMnSiA来作为修复材料，也可以选择高碳钢丝，然后就可以在振动堆焊设备进行堆焊工作了。注意在堆焊过程中，速度应当控制在每分钟460～560 mm，送丝的速度应当控制在每分钟2 mm，堆焊螺距应当控制在3.6～4 mm/r，工作环境上，电压应当介于21～23 V之间，电流则应介于150～180 A之间。堆焊过程中，为了避免曲轴圆角处应力过于集中的问题，在距曲柄2～2.5 mm之处应当注意不堆焊；在堆焊靠近圆角的起始时间或者终了两圈焊道时应当注意不要浇注冷却液。同时为了避免堆焊起始处出现焊不透问题，工人在堆焊时应当注意丛曲柄臂的前侧开始起焊同时圆角处不焊。为了防止曲轴发生变形，堆焊顺序安排上，应当先堆焊连杆轴颈，完成后在行堆焊主轴颈。堆焊完成后，为了尽可能降低曲轴变形的发生率，消除内应力，应当注意将其放入到100～200 ℃的保温箱中实施保温处理，时间应控制在1～2 h之间，随炉冷却，完成后再钻通各油孔，同时注意检查是否出现缺陷，有必要的话还应当采取焊接修复处理，之后再进行磨削。

1.2 电弧喷涂修复

现阶段，该技术在机械制造以及设备维修中都得到了较为广泛的应用。其主要作用机理是把处于熔融状态的喷涂村料在高速气流的作用下使其雾化喷射零件表面，从而喷涂层的一项表面工程技术。就现阶段来看，主要应用在制造各种功能性涂层以及机械零部件的修复。采用电弧喷涂修复之前的清洗、检查以及磨削准备工作和震动堆焊相同。同时为了确保喷涂层和基体之间能够得到较为良好的结合，工作人员需要对待修复轴颈采取砂粗化处理，注意喷砂压力应当以0.65 MPa为宜，喷砂角度控制在85 °，喷砂距离需要控制在180～200 mm之间。完成之后，需要堵塞油孔同时利用铜皮对将行喷涂轴颈的邻近轴颈采取遮蔽保护处理。

1.3 电刷镀修复

该种技术的优势不仅在于镀层和基体的结合强度高及镀层硬度高，还具有突出的耐磨性、耐蚀性，沉积速度也较快。采用电刷镀修复前，需要先行磨削加工，注意消除轴颈的椭圆度，同时通过油石或者刮刀把油孔边缘倒成45 °角，利用煤油或者汽油等去除曲轴表明或者内部存在的油污，完成之后采用木楔堵塞油孔。电净时注意将压调控制在12～18 V的范围，工件和镀笔间的相对运动速度应当控制在12～18 m/mm，总的时间应当介于40～80 s之间。活化过程中，应当先使用THY-2活化液，等到表面呈现出黑灰色，并用水冲洗工件表面后，再采用THY-3活化液，等到表面表现为银灰色之后再用清水对其表面进行冲洗。刷过镀层时，应当选择特殊TDY-101来当做过镀层的镀液，注意工件和镀笔之间的相对速度应当控制在12～18 m/mm，通常来说过渡层厚度以0.002 mm为宜。另外，在刷工作层的过程中，可以选择快速镍TDY-102，首先通过镀笔蘸快速镍无电擦拭5～8 s之间，接着再将工件接入电源钢负极，注意应当将电压控制在12到15V之间，而工件和镀笔之间的相对速度则应当控制在12～20 m/mm。等到工作层镀到实际所需厚度后，对其表面进行清洗，同时取出油孔中的木楔。然后磨削加工到规定的表面粗糙度以及尺寸精度。

1.4 曲轴修复结果

（一）焊接修复层和曲轴母材的结合性能情况分析。在已经修复完毕后的曲轴中随机抽取一根取样，利用金相组织的现实情况，对于焊接修复区各相关组织和修复层与母材之间的结合性能进行了分析。

（二）曲轴修复层的性能。具体的取样硬度测试结果如表1所示。从中我们可以看出，因为冷却速度较快，熔合区的硬度和焊缝区相比，要略微高出一些，而焊接修复区的平均硬度和母材相比，也略高，同时经淬火处理后，曲轴的表面硬度高达55到60 HRC之间，可以满足发动机曲轴构件的使用要求。

2 结语

综上所述，在曲轴修复时，应当根据曲轴失效形式的不同，合理选用堆焊、电弧焊涂喷以及电刷镀等技术，以有效应对发动机曲轴的修复问题，满足曲轴构件的使用要求，确保发动机的正常运行。

参考文献

[1] 史佩京，徐滨士，刘世参.表面工程技术在发动机零部件修复与强化中的应用[C]//第十一次全国焊接会议论文集（第1册）.2005.

[2] 朱蕾，宫杰，梅华生.汽车发动机曲轴断裂失效分析[J].精密成形工程，2010（5）.

[3] 朱华，苏建成.发动机曲轴磨损的电弧喷涂修复工艺[J].拖拉机与农用运输车，2008（2）.endprint