第一节　气缸体与气缸盖的检验与修理

气缸体和气缸盖的常见失效形式有不同位置的裂纹、平面变形、水道口腐蚀和螺孔损坏等。本节将分别讨论这几种失效形式产生的原因、检验及修理方法。

一、气缸体和气缸盖裂纹的检验与修理

气缸体和气缸盖裂纹会导致冷却液或机油泄漏，影响内燃机的工作，甚至造成气缸体或气缸盖报废。

（一）裂纹产生的原因

气缸体与气缸盖产生裂纹的部位往往与它们的结构有关，不同形式的发动机出现裂纹的部位有它一定的规律性。总体说来，裂纹产生的原因不外乎三个方面。

1.设计和制造方面的缺陷

①一些改进型发动机是强化机型，其转速和功率较原发动机显著提高。在高转速下，发动机受到的惯性力和应力也增大，易出现裂纹。

②气缸体结构复杂，各处壁厚不均匀，在一些薄弱部位刚度低，易出现裂纹。

③加工部位与未加工部位、壁厚不同部位过渡处都将产生应力集中，当这些应力与铸造时的残余应力叠加时，也易产生裂纹。

2.使用不当

①在寒冷的冬季，没有使用防冻液或停机后没有及时放出冷却水，致使水套内的冷却水结冰而发生冻裂；或在严寒的冬季，骤加高温热水而炸裂。

②在内燃机处于高温工作状况下突然加入冷水，造成气缸体和气缸盖热应力过大，致使气缸体和气缸盖产生裂纹。

③在拆装或搬运中不慎，使气缸体或气缸盖严重受震或碰撞而产生裂纹。

④机器运转中，材料受到过高的热应力。

比如，内燃机长时间超负荷工作，造成缸体内应力增大；水套中的水垢过厚，减少了冷却水的通过面积，而且水垢的传热性差，降低了发动机的散热性能，特别是气缸之间、气门座之间以及进、排气孔附近的水道被阻塞后，严重影响它的散热，使局部工作温度升高，热应力过大，以致产生裂纹。

⑤在未充分暖机的情况下，迅速增加负荷，致使气缸体和气缸盖冷热变化剧烈且不均匀，以致产生裂纹。

3.修理质量不高

在维修中，未能严格执行工艺要求，如气缸盖螺母未能按规定顺序和力矩拧紧、拧紧力不均匀，用不符合规定的气缸盖螺母等；在镶配气门座圈时，没有根据气门座的材料及加工精度等选用适当的压入过盈量等，也会使其产生裂纹。

拧紧气缸盖螺母要用读数准确的扭力扳手，按先中间后两边，分2～3次（如135系列柴油机气缸盖螺母的规定力矩为245～265N·m，第一次可拧到10N·m；第二次可拧到20N·m；第三次可拧到规定力矩）对称地拧紧到规定的力矩（图3-1）。对重装气缸盖的发动机在第一次走热后，还须按上述要求再拧一次气缸盖螺母以达到规定的力矩，待发动机冷却后重新调整一次气门间隙。

拆卸气缸盖螺母的顺序与上述顺序刚好相反，按先两边后中间的顺序，分2～3次对称地拧松。千万不要为了方便，一次性地把螺母卸掉。

（二）裂纹的检验方法

气缸体和气缸盖是不允许有裂纹存在的，否则就会使内燃机不能正常工作，气缸体和气缸盖的严重裂纹一般容易发现，但细小裂纹是不容易观察的。通常，气缸体和气缸盖裂纹的检验方法有三种。

1.水压法

水压法如图3-2所示。把气缸盖和气缸垫按技术要求装在气缸体上，将水压机出水管接头与气缸前端连接好，并封闭所有水道口，然后将水压入气缸体和气缸盖内（有条件时，可用80～90℃的热水），在0.3～0.5MPa的压力下保持5min，应没有任何渗漏现象。如果有水珠渗出，就表明该处有裂纹。内燃机修补过气缸体，更换过气缸套、气门座圈及气门导管后，均应进行一次水压检验。

2.气压法

在没有水压机的情况下，可用自来水、气泵或打气筒。将水注入气缸体和气缸盖水套内，然后用气泵或打气筒向注水的水套内充气，借助气体压力检查有无液体渗漏，即可确定裂纹所在的部位。为防止水和气倒流，应在充气管与气缸体水管接头间装一单向阀门。

3.浸油锤击显示法

在以上两种检查方法的条件都不具备时，可用浸油锤击显示法。检验时，先将零件浸入柴油或煤油中一定时间，取出后将表面擦干，撒上一层白粉，然后用小锤轻轻敲击零件的非工作表面，如果零件有裂纹，由于振动，使浸入裂纹的柴油或煤油渗出，使裂纹处的白粉呈现黄色线痕。一旦检验出气缸体或气缸盖有裂纹，就必须进行修理。

（三）裂纹的修理方法

气缸体和气缸盖裂纹的修理，应根据其破裂的程度、损伤的部位及自己工作单位的修理条件和设备状况，确定其修理方法，常用的修理方法有五种。

1.环氧树脂胶粘接

环氧树脂粘接具有粘接力强、收缩小、耐疲劳等优点，同时工艺简单、操作方便、成本低。其主要缺点是不耐高温、不耐冲击等，而且在下一次修理时，经热碱水煮洗后会产生脱落现象，需要重新粘接。所以，气缸体和气缸盖除燃烧室、气门座等高温区域外，其余部位均可采用这种方法进行修复。

2.螺钉填补

这种方法适用于某些受力不大、强度要求小和裂纹范围较短（一般在50mm以下）的平面部位，其修理质量较高，但较费工时。具体的填补工艺如下。

①在裂纹两端各钻一个限制孔，如图3-3所示中的1和2，以防止裂纹的继续延伸。

②沿裂纹钻孔3、4、5，孔的直径视螺纹的直径而定，并保证孔与孔之间重叠1/3孔径（比如：第3孔应与6、7孔各重叠1/3孔径）。

③在上述1、2、3、4、5孔中攻出螺纹。

④在攻好的螺纹中，拧入预先铰好螺纹的紫铜杆（拧入部分漆以白漆），拧好后切断铜杆，使切断处高出裂纹表面1～1.5mm（图3-4）。

⑤在已经切断的螺杆之间钻孔6、7、8、9，按照上述方法攻丝并拧入螺杆，使之填满裂纹，形成一条螺钉链。

⑥为使填满紧密起见，应用手锤在已切断的螺杆之间轻轻敲打，最后用锉刀修平，必要时可用锡焊，以防渗漏。

3.补板封补

在气缸体、气缸盖受力不大的部位上，如裂纹较长或有破洞时，在破损处的四周采用补板封补。补板封补工艺如图3-5所示。

①在各裂纹端部钻孔，限制其延伸。

②用3～5mm厚的紫铜板或1.5～2mm厚的铁板，截成与破口轮廓相似，四周大于破口15～20mm的补板。如破裂的表面有凸起部分，须在补板上敲出同样凸起形状，使整个补板能与封补部位的表面贴合。

③在补板四周每隔10～15mm，钻直径4～6mm的孔，其位置离补板边沿10mm左右。

④将补板按在破口上，从补板孔中用划针在气缸体上做出钻孔的记号，移去补板，然后在记号中钻出深度约10mm左右的孔，并攻出所需直径的螺纹。

⑤在气缸体与补板之间，填入涂有白漆的石棉衬垫，然后用平头螺栓将补板紧固在气缸体上，必要时将补板四周用小锤敲击，并进一步拧紧螺栓，以增加其密封性。

4.焊补

气缸体与气缸盖的裂纹，如发生在受力较大或温度较高的部位以及用以上几种方法不易操作的部位，多采用焊补法修复。其焊补工艺如下。

①在裂纹两端各钻一个3～5mm的孔，防止裂纹的延伸。

②按具体情况，将裂纹凿成60°～90°的V形槽，并清理干净，露出光泽。

③采用电焊时，应使用直流电焊；采用乙炔焊时，应将缸体或缸盖垫平，将焊区缓慢预热至500℃左右，焊补后加热至500～550℃保持1h，然后在不少于16h内缓冷至常温。

5.堵漏剂堵漏

堵漏剂通常是由水玻璃、无机聚沉剂、有机絮凝剂、无机填充剂和粘接剂等组成的胶状液体，适用于铸铁或铝缸体所出现的细小裂纹、砂眼等缺陷的堵漏。

采用堵漏剂进行修复裂纹时，应先找出漏水的部位，确定裂纹的长度、宽度或砂眼的孔径。如裂纹长度超过40～50mm时，可在裂纹两端钻3～4mm的限制孔，并点焊或攻丝拧上螺钉，防止裂纹的延伸。同时，每隔30～40mm钻孔（不钻通）点焊或攻丝拧上螺钉，避免工作中的振动使裂纹扩展。若裂纹宽度、砂眼孔径超过0.3mm时最好不用这种方法修复。堵漏剂堵漏仅适用于小裂纹或有微量渗漏时采用。

最后，需要强调的是：若裂纹发生在关键部位，如缸孔边、主轴承座等受力较大的部位时，一般无法修复，应更换气缸体或气缸盖。需特别注意的是：凡经过修补的气缸体和气缸盖都应进行水压试验，以检查其是否有渗漏现象。

二、气缸体和气缸盖平面变形的检验与修理

气缸体与气缸盖在使用中发生变形是普遍存在的现象。气缸体和气缸盖的接触平面往往产生翘曲变形。气缸体的变形严重地影响内燃机的装配质量。由于气缸体的变形，将造成气缸密封不严、漏气、漏水和漏油，甚至使燃气冲坏气缸垫，导致内燃机动力不足。

（一）气缸体与气缸盖平面变形的原因

①制造时，未进行时效处理或时效处理不充分，因此，零件内应力很大，在发动机工作过程中受高温作用，内应力重新分配，达到新的平衡，结果造成零件的变形。

②内燃机长时间工作，螺孔周围在拉伸应力作用下产生变形。

③气缸盖螺母的拧紧扭力过大、拧力不均或未按规定次序拧紧，使平面翘曲。

④在高温下拆卸气缸盖，使平面不平。

⑤新机器或大修后的机器走热后，气缸盖螺母未重新进行紧固。

⑥用焊补法修理气缸体或气缸盖时，使其受热而变形。

（二）气缸体与气缸盖平面变形的检验方法

通常的检验方法有两种。

1.显示剂法

在平台上涂一层显示剂，把被检验的气缸盖或气缸体放在平台上进行对磨，如果显示剂均匀分布在平面上，则说明平面平整。否则，说明平面不平。

2.测量法

检验时，将直尺侧立在被测平面上，再用厚薄规测量直尺与平面间的间隙（在不同位置进行多次测量），如图3-6所示。有条件时，可用平面度检测仪进行测量。

其检验标准是：对于气缸体上平面的平面度误差，在任意50mm×50mm内不得大于0.05mm；六缸发动机在整个平面上不得大于0.25mm；四缸发动机在整个平面上不得大于0.15mm。对于侧置气门式发动机气缸盖下平面的平面度误差，在任意50mm×50mm内不得大于0.05mm；六缸发动机在整个平面上不得大于0.35mm（铸铁缸盖）或0.25mm（铝合金缸盖）；四缸发动机在整个平面上不得大于0.25mm（铸铁缸盖）或0.15mm（铝合金缸盖）。若气缸体上平面和气缸盖下平面的平面度误差超过上述范围，应予以修整。

（三）气缸体与气缸盖平面变形的修理

因气缸体与气缸盖的变形部位及程度不同，其修理方法也有所不同，其常见方法如下。

①气缸体平面螺孔附近的凸起，可用油石磨平或用细锉修平。

②气缸体和气缸盖的不平，可用铣、磨的加工方法修复。

气缸体的上平面采用铣、磨方法修理时，要始终以主轴承孔和气缸孔中心线为加工定位基准。每个缸体上平面最多允许修理2次，每次修理量应小于0.25mm，其修磨总量不能超过0.50mm。

气缸体上平面经过修磨后，应检查气缸体的高度H（即曲轴主轴承孔中心至气缸体上平面的距离），其值应在允许范围内，测量位置如图3-7所示。不同的发动机，其数值是有所不同的，在修理时要详细阅读说明书。

与此同时，当气缸体平面进行铣、磨后，为了保持活塞与气门间的正常间隙和气缸原有压缩比，应选用加厚的气缸垫。

③气缸体和气缸盖的不平也可用铲刀铲平或涂上研磨膏，把缸盖放在气缸体上扣合研磨，如图3-8所示。

④气缸盖的翘曲，可用敲压法校正。图3-9为敲压法修复内燃机气缸盖的方法：先将厚度约为气缸盖变形量4倍的钢片垫放在气缸盖与平板之间。把压板压在气缸盖中部，拧紧螺栓，使气缸盖中部的平面贴在平板面上，用小铁锤沿气缸盖筋上敲击2～3遍，以减小受压变形时产生的内应力，停留5min后，将压板移装到全长1/3处敲击，最后再移到另一端1/3处进行压校敲击。

若气缸盖在对角方向翘曲，则压板应斜压在气缸盖上。若压校过量，可以把气缸盖放在锻工的烘炉旁烘热片刻即可消除。

⑤气缸盖平面翘曲后，也可用磨削法来修整。

气缸盖磨削后，会使缸盖厚度有所变薄，燃烧室容积变小，压缩比增大，从而引起内燃机的爆震。因此，当气缸盖的厚度比标准厚度小2mm时，应更换新气缸盖，或在强度影响不大的情况下，多加一个气缸垫继续使用。

气缸盖变形经过磨削后易出现燃烧室容积不等的现象，其容积变化差值，一般不应大于同一内燃机各燃烧室平均值的4%。对于一般内燃机燃烧室容积不应小于原厂规定的95%，否则会出现爆燃倾向。所以，气缸盖修整后，应对燃烧室容积加以测量。

燃烧室容积的测量方法如图3-10所示。彻底清除燃烧室内的积炭和污垢，将铣平的气缸盖放置在工作台上找好水平，将量好的柴油注入被测的燃烧室内，待液面上升与上盖的玻璃板刚接触时停止浇注，再观察量杯减少的容积，即为被测燃烧室的容积。之后，应与该型燃烧室公称容积比较，若不符合容积，应进行修整。

三、水道口腐蚀和螺孔损坏的修理

（一）水道口腐蚀的修理

气缸盖的水道口容易被腐蚀，严重时会出现漏水现象，尤其是铝合金气缸盖更是如此。修理时，可采用环氧树脂粘补，或者堆焊后重新开水道口，也可采用补板镶补。

补板镶补的方法如下。

①用台阶将被腐蚀的水道口加工成台阶形的圆孔或椭圆孔，其深度一般为3mm。

②用4mm厚的铝板加工成与水道口形状相同的补板，并留适当的过盈量。

③用手锤和平铳将补板镶入孔内，然后进行修整，并钻出水道口。补板除过盈压合外，也可用胶接法粘接。

（二）螺孔损坏的修理

螺孔损坏，一般是由于冲击磨损和金属腐蚀引起的，最常见的是滑扣。螺柱安装不当或扭紧力过大，会使螺孔胀裂。

螺孔的螺纹损坏，超过2牙以上时，可用镶套法修复。将已损坏的螺纹孔，按一定的尺寸扩大并攻出新的丝扣，拧入有外螺纹的螺套，螺套的内螺纹必须与原螺孔的螺纹规格相同。必要时，可在螺套外径上加止动螺钉，防止螺套松动。也可将原损坏的螺孔扩大，再配用台阶形的螺柱。