張洪寶 劉輝(上汽通用五菱汽車股份有限公司青島分公司，山東 青島 266555)

發(fā)動機缸體油道清潔度控制方法研究

張洪寶 劉輝(上汽通用五菱汽車股份有限公司青島分公司，山東 青島 266555)

本文以典型發(fā)動機零部件缸體油道為對象，分析油道清潔度控制工藝，確認(rèn)異物來源，查找阻斷或避免產(chǎn)生潤滑系統(tǒng)異物的方法，避免發(fā)動機軸瓦，曲軸等部位的磨損。

發(fā)動機;清潔度;油道毛刺;油道交叉孔;毛刺控制

清潔度問題就是發(fā)動機制造工藝中重要的一環(huán)。產(chǎn)品清潔度直接影響到產(chǎn)品的使用性能和壽命。

發(fā)動機曲軸主軸承、連桿軸承、凸輪軸軸承等部位,均為滑動軸承,負(fù)荷較大、相對運動速度較高,工作時一定壓力的機油形成油膜來潤滑這些部位。因此給這些部位要求更高的清潔度。

經(jīng)驗表明：一般情況下，當(dāng)雜質(zhì)顆粒度在10-40um時對發(fā)動機活塞環(huán)及汽缸套磨損最大，當(dāng)顆粒度在5-15um時，對曲軸、曲軸瓦、連桿及連桿瓦磨損最大，因此在控制異物重量的同時，應(yīng)嚴(yán)格控制顆粒度大于5um的雜質(zhì)數(shù)量。

1 清潔度定義及檢測方法

清潔度定義是指合格產(chǎn)品總稱的系統(tǒng)和內(nèi)腔(包括不加工的重要內(nèi)腔)以及零件的孔道與精加工表面殘留機械雜質(zhì)的程度。我工廠C14缸體油道清潔度要求不大于5mg；即缸體主油道附油道，其它油孔內(nèi)總殘留物不大于5mg。

缸體清潔度的檢測主要包含以下幾個步驟:

(l)在生產(chǎn)線上抽取經(jīng)檢驗合格的氣缸體總成,在清潔度檢驗室用用壓力沖刷的方式充分沖洗被檢測部位。

(2)用潔凈的清洗液在一個容器內(nèi)清洗所用過的器具。

(3)把清洗后的雜質(zhì)采集后集中沉淀,用5協(xié)m定量中速濾紙借助真空泵抽濾。

(4)對過濾的雜質(zhì)放人烘干箱烘干。

(5)用萬分天平進行稱重,扣除濾紙的自重,即使雜質(zhì)的重量,該重量就是氣缸體的清潔度

2 影響油道清潔度的雜質(zhì)來源

影響氣缸體油道清潔度的雜質(zhì)來源主要有:加工過程中產(chǎn)生的鐵屑或毛刺、鑄造產(chǎn)生的鑄砂、氧化皮、車間灰塵、油類雜質(zhì)及其他有形物等。

3 清洗工藝

生產(chǎn)中使用專用清洗機對缸體經(jīng)過中間及最終兩次清洗；中間清洗具有定點定位功能，保證缸體底面主軸承螺栓孔及缸體底各個表面清洗干凈;以便下到工序進行試漏檢測及安裝主軸承蓋；缸體最終清洗機,主要用于缸體總成的最終清洗,為加熱清洗機;清洗水溫應(yīng)控制在60℃以上,設(shè)備一般帶有自加熱裝置,除具備定點定位功能外,還應(yīng)具有水套油道及缸體外表面清洗工位,清洗壓力8-9bar，且使用專用的清洗液，確保缸體油道孔及外表面清潔度滿足工藝要求；

事實證明經(jīng)過清洗能夠?qū)⒘慵砻嬲掣降挠臀?，鐵屑等異物清洗掉；連續(xù)20天抽檢50件檢查油道清潔度小于4mg：

對于殘余鐵屑,一般情況下,可利用缸體清洗機實現(xiàn)清洗,，但對于油道孔，通常由多次鉆孔加工形成加工毛刺,一般缸體清洗機很難徹底清洗干凈，需對毛刺的嚴(yán)重程度進行評估，確認(rèn)是否需要其他的輔助手段。

4 缸體油道內(nèi)部毛刺檢查

4.1 缸體油道檢查

缸體油道結(jié)構(gòu)如圖所示

從缸體透視圖及實物剖視圖上可明顯看到發(fā)動機缸體供油孔是由一系列交錯鉆孔形成的，鉆孔交叉部位極易產(chǎn)生毛刺。使用內(nèi)窺鏡檢查使用內(nèi)窺鏡可以清晰的看到油孔分叉部位的狀態(tài)（如下圖所示）。

這些毛刺在隨時可能脫落，為評估其脫落的隱患大小，使用磁鐵棒插入缸體的主油道，這樣那些易于脫落的毛刺就被磁鐵吸附下來。連續(xù)檢查11000件，51件有毛刺被吸出，概率0.46%；對這些毛刺隨機挑選15塊稱重，重量小于或等于3mg；體積小于0.8mm。

5 缸體油道內(nèi)部毛刺影響分析

發(fā)動機潤滑油路示意圖如下:

上圖可知凸輪軸主軸承連桿軸承等位于機油濾清器后端,正常情況下這些部位的潤滑油經(jīng)過過濾不會帶來雜質(zhì)或異物,但是油道內(nèi)的毛刺一旦脫落則必將隨潤滑油進入軸瓦、凸輪軸等間隙，導(dǎo)致嚴(yán)重后果。

典型案例：十分鐘熱試發(fā)動機返回拆解后發(fā)現(xiàn)主軸瓦劃痕，劃痕上殘留物質(zhì)能譜檢測判斷為鑄鐵（與缸體材質(zhì)相同）；劃痕寬度0.275mm，深度0.122mm。

綜上可知，

（1）一般的清洗工藝無法去除油道毛刺，需采取特殊的清洗工藝或在清洗前采取措施將易于脫落的毛刺去除。

（2）大多毛刺重量較?。ù蠖鄡H0.3mg），通過重量評估的清潔度檢查方式也無法準(zhǔn)確反饋這種缺陷，應(yīng)在控制清潔度總重不超標(biāo)的同時監(jiān)控顆粒的大小和數(shù)量。

6 缸體油道內(nèi)部毛刺問題解決方案

解決油道毛刺問題通常有兩種方案，1、高壓清洗，此方法清洗效果較好好，但是設(shè)備相對復(fù)雜，成本投入較高；2、在清洗前的采取措施將毛刺從缸體上剝離。我工廠采用用此方法對工藝進行了優(yōu)化。在油孔鉆孔完成，清洗前之前的CNC機床，添加一把毛刷，利用毛刷的高速旋轉(zhuǎn)將油孔毛刺從缸體上剝離，然后再過清洗機，從而徹底解決了回油道毛刺的質(zhì)量風(fēng)險。

7 結(jié)語

本文以典型零部件發(fā)動機缸體油道為研究對象，總結(jié)油道清潔度控制工藝，對油道清潔度的頑疾——毛刺進行重點調(diào)查分析，評估其的嚴(yán)重程度和解決問題的緊迫性。最終總結(jié)確定解決方案，阻斷問題的源頭，清洗前使用毛刷將毛刺從缸體上剝離，保證清洗效果。希望能夠為以后發(fā)動機零部件的清潔度持續(xù)改進提供借鑒。

[1]汽車發(fā)動機原理 北京大學(xué)出版社2007作者吳建華

[2]清潔度檢測方法及標(biāo)準(zhǔn) 上汽通用五菱企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)