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柴油发电机气门弹簧的拆卸工具和修复方法 |
摘要：气门弹簧则大多由中碳铬钒钢丝或硅铬钢丝制造而成，使弹簧拥有足够的刚性和抗疲劳强度，以承受频繁的压缩负载及保持合适的弹力。在气门弹簧的使用过程中，会常发生一些故障，本文讲述气门弹簧在高温和周期性高频交变力的长期作用下，产生磨损和变形等故障的修复和拆卸方法。
一、气门弹簧拆卸方法
弹簧是确保气门立即落座并紧密配合的小工具，以防止发动机振动时气门跳动而损坏其密封性能，其组织机构如图1所示。
1、拆卸顺序
确认位置→组装工具→压缩弹簧→吸出锁片→放松工具→取出零件→整理清洁
2、调整气门拆装工具
弹簧压夹持器分为手动、液压和气动三种，如图2所示。一般以手动式气门弹簧压缩器为常见。
3、拆卸步骤
（1）将气门弹簧压缩器的螺纹端拧入气缸体，并将压头压在气门弹簧上。如图3所示。
（2）用手握住手柄并向下压，直到手柄杆水平，然后安装阀门锁夹。
（3）拆下两个锁片。按正确的顺序拆卸排气门、气门弹簧、弹簧座和锁片。
（4）使用尖嘴钳拆下气门杆油封，如图4所示。
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图1 柴油机气门组结构图 |
图2 气门组拆卸工具分类 |
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图3 气门弹簧压缩器安装示例 |
图4 柴油机气门杆油封拆除方法 |
4、气门弹簧装卸钳使用方法
让气门弹簧锁块拆装工具的一端顶住气门，另一端的压头对准气门弹簧，如图5所示。然后拧紧挤压气门弹簧，直到锁块全部露出；用钳子取下气门锁块，即可进行相关的作业；安装时，也要用此专用工具压气门弹簧，并将气门两个锁块装入气门杆的凹槽内，拧松黄色部位的压头，取下专用工具；此工具的底部要顶的位置，以防止下压气门弹簧时气门移动。安装完成后，气门组布置如图6所示。
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图5 气门弹簧拆卸工具 |
图6 气门组及弹簧安装位置布置图 |
二、气门弹簧常见故障分析与检查
1、常见失效原因
在高温和周期性高频交变力的长期作用下，气门弹簧使用一段时间后容易磨损变形。在这种情况下，弹簧的弹性会被削弱和降低，从而影响气门关闭松动、发动机功率降低、启动困难等故障。
（1）自由长度，减少，弹力不足，簧身歪斜变形，折断；全部这些失效形式，关键是由于气门弹簧经太长期使用后，因为受力压缩造成塑性变形，促使弹性疲劳而引起的。
（2）气门弹簧圈受气门弹簧质量差、弹性弱或偏斜或气门弹簧断裂的影响。发动机怠速时，气门鸣响的症状可以在气门室盖上清晰地听到噪音，有时还伴有嗡嗡声，严重时会个别气缸工作不良的现象。
（3）气门弹簧自由长度减少和弹力不足基本都将影响配气的准确性和气门关闭的密封性。歪斜变形或折断，不但影响内燃机的正常转动，并且在顶置式的气门装置中，还可以发生气门掉入气缸，引起机器损坏等严重事故。
（4）特别是气门弹簧的折断，平时更注意事项，它除了由弹性疲劳而引起的原因外，还与弹簧的质量和曲轴箱的通风性有关。除此之外，不等距的弹簧假如装颠倒了，惯性力和振动会大大添加，也能很迅速使弹簧折断。
2、质量检测
（1）气门弹簧的轴线垂直度检查
如图7所示，将气门弹簧放在平板上，用90°的角尺检查其垂直度，将测量出来的垂直度误差与标准尺寸作比较，若超出规定范围，则须校正或更换。校正后在270～290℃温度下保温10mm，以消除内应力，保持校正后的形状。校正后的气门弹簧须再次检验，合格后装机使用。
（2）气门弹簧自由长度的检查
用游标卡尺检查气门弹簧的自由长度，如图8所示。如果超过使用限度，应更换。
（2）气门弹簧弹力检测
气门弹簧弹力的测定是在弹簧试验器上进行，将被检弹簧置于台架上的支承座与压头之间，扳动手柄带动压柱齿杆，并使压头下移而压缩弹簧。这时观察压力表的压力及长度标尺上的读数，再与标准数据比较，如未达到规定标准，则应更换新弹簧。
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图5 气门弹簧垂直度检查 |
图6 气门弹簧自由长度检查 |
三、气门弹簧修复方法
检查检查气门弹簧的自由长度。用卡尺侧量气门弹簧自由长度，其值应符合标准值。若不符合，应更换之。检查气门弹簧的垂直度。用直角尺和平板，检查气门弹簧的垂直度，其值应符合标准值，否则必须更换。检查气门弹簧的预紧力。用测力器检测气门弹簧的预紧力，其值应符合标准。若预紧力低于标准值，则应更换气门弹簧。为了预防损毁，要经常压缩弹簧。弹力减弱或自由长度缩短的气门弹簧可采用适当的方法进行修理。常用的有两种方法：冷作法和热处理法。
1、冷作法
把弹簧套在圆轴上（圆轴的外径要与弹簧的内径相适应），再将弹簧的一端与圆轴一起夹在车床卡盘上，在车床的刀架上固定一个移动杆，在移动杆头部锉出较弹簧钢丝直径稍大的凹槽，使弹簧嵌入槽内，借刀架将其压紧，慢慢在转动弹簧的同时，转动卡盘，每转一圈，移动杆移动的距离要比弹簧圈距大1~2mm。用小手锤轻轻地连续敲击弹簧，使弹簧金属表面硬化，从而增加其弹性。使用这种方法修复的弹簧，使用的时间较短，因此，在不得己的情况下才使用。一般来说，还是更换新弹簧为佳。
2、热处理法
将气门弹簧放在四周塞满铸铁铁屑的厚铁皮箱内（铸铁屑可以防止弹簧表面氧化），在炉内加热至925℃左右，保温约1h后，将铁皮箱取出，在空气中冷却，然后将气门弹簧取出套在修复夹具的心轴上，连同心轴装入夹具的柜架内。柜架是由6mm厚铸铁板制成，并按新气门弹簧的螺距切成槽穴。将套有气门弹簧的心轴压入槽穴内，再将气门弹簧连同夹具加热至810℃左右，然后油淬，再加热至310℃后在空气中冷却，此时硬度应为RC41、42。
3、厌氧胶粘补法
主要用于修复气门弹簧，其优点在于对缸体无热影响，不会产生热应力拉裂缸体。缸体的气门弹簧座处的壁厚约2mm左右，要焊补这么薄的部位是极为困难的，可以说是禁区。而用厌氧胶粘补则非常简便， 只要按下述工艺规范操作，很易成功。粘补的另一优点是胶接层有良好的密封性，耐热、耐腐蚀，因此用于修补气缸套壁的渗漏缺陷非常合适。工艺程序如下：
（1）粘前清洁
先用喷灯或氧乙炔焰烧烤缺陷部位，烧去油脂，蒸发水份。然后用砂布打磨缺陷部位，磨去表面的积炭和锈迹， 最后用汽油擦洗表面， 待晾干后涂胶。
（2）气门弹簧座裂纹的修理
剔除旧气门弹簧座圈，另配制新座圈，涂上厌氧胶压入即可。
（3）涂胶方法
涂用的胶用ZY-802厌氧胶。涂胶的时候， 仅需在相互配合的任一个结合面上涂胶， 即单面涂胶， 而不需双面都涂胶。
总结：
气门机构的损坏形式是多种多样的，各种缺陷所处的部位也不一样，因此修复时应灵活运用上述几种方法，并综合分析后采取那种方法后，才能取得满意的修复效果，如果采用单一的焊接或粘接法修理， 不是针对缺陷对症下药，往往会降低修复质量，甚至导致缺陷扩大和延伸。只要按柴油发电机厂家提供的方法和规定选用修复工艺，并严格按照操作规程去做，一般的气门机构的缺陷是不难修复的。
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