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        汽車鋁合金缸體破裂的粘接修復(fù)

        2018-10-18 08:02:04牛芳芳
        粘接 2018年10期
        關(guān)鍵詞:粗化缸體環(huán)氧

        牛芳芳

        (西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院,陜西 西安 710089)

        發(fā)動(dòng)機(jī)是由汽缸體和汽缸蓋2大部分組成、通過(guò)螺栓相互連接起來(lái)的。近年來(lái),鋁合金的缸體使用越來(lái)越普遍,因?yàn)殇X合金缸體質(zhì)量較輕,導(dǎo)熱性良好,冷卻液的容量可縮??;啟動(dòng)后,缸體很快達(dá)到了工作溫度,并且和鋁活塞熱線脹系數(shù)完全一樣,受熱后間隙變化較小,減少了沖擊噪聲和機(jī)油消耗,而且與鋁合金缸蓋熱膨脹相同,工作時(shí)可降低冷熱沖擊所產(chǎn)生的熱應(yīng)力。由于種種原因,缸體在使用過(guò)程中容易產(chǎn)生裂紋而發(fā)生滲漏,采用合適的粘接修復(fù)方法進(jìn)行修補(bǔ),可達(dá)到修復(fù)效果較好、工藝操作簡(jiǎn)單和安全性較高的目的。

        1 鋁合金缸體破裂的原因分析[1]

        (1)冬季,汽車水箱里加的是水,沒(méi)有加防凍液,外面溫度過(guò)低,缸體里面的水凍住了,把缸體撐裂了。

        (2)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缺水,導(dǎo)致機(jī)體溫度過(guò)高,為了降溫,開(kāi)蓋以后直接加入過(guò)多冷水或者往發(fā)動(dòng)機(jī)上潑冷水,導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)缸體被激,產(chǎn)生裂紋。

        (3)事故中遭受猛烈撞擊,導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)缸體產(chǎn)生裂紋。

        (4)拆裝維修不當(dāng),造成缸體受力不均或受到撞擊而產(chǎn)生裂紋。

        (5)鋁合金材料的內(nèi)部缺陷、應(yīng)力集中以及長(zhǎng)時(shí)間鋁合金銹蝕等原因造成缸體產(chǎn)生裂紋。

        綜上所述,環(huán)境因素、操作不當(dāng)、意外事故及缸體材料缺陷及銹蝕均能導(dǎo)致缸體的破裂。

        2 鋁合金缸體破裂的粘接修復(fù)工藝

        2.1 判斷修復(fù)部位

        將染色滲透探傷劑噴射于被懷疑有裂紋的表面,裂紋最終以一條鮮亮的紅線顯示在白色的顯像劑背景上[2],此方法可準(zhǔn)確地判斷汽車缸體裂紋的部位,以便于后面的粘接修復(fù)工藝的進(jìn)行。

        2.2 表面處理[3,4]

        鋁合金缸體長(zhǎng)期使用,表面難免有很多油污、灰塵等,另外,鋁合金缸體表面因容易氧化而被一層自然形成的無(wú)定形氧化膜所覆蓋。為了取得良好的粘接效果,應(yīng)對(duì)鋁合金缸體裂紋表面進(jìn)行脫脂、打磨粗化和浸蝕等處理。

        (1)用甲乙酮與三氯乙烯混合溶劑進(jìn)行脫脂,以除去裂紋處的油污,混合溶劑的配比一般為1∶1,另外脫脂需在粗化和浸蝕前進(jìn)行,否則在打磨粗化時(shí)會(huì)將油污滲入表面溝槽,不易去除。

        (2)用砂布打磨粗化,粗糙度應(yīng)適當(dāng),不易過(guò)度,否則影響粘接效果。

        (3)將浸蝕液用壓力噴槍噴淋在裂紋表面6~10 min以達(dá)到浸蝕的目的。浸蝕液的配方如表1所示。

        表1 浸蝕液的配方Tab.1 Formulation of etching solution

        配制過(guò)程中應(yīng)注意各個(gè)組分加入的順序,先將重鉻酸鈉溶于水中,再將濃硫酸慢慢加入,然后不斷攪拌,不可顛倒順序,以免發(fā)生危險(xiǎn)。

        (4)用60℃左右的自來(lái)水沖洗,并干燥。

        2.3 粘接原材料選擇[3,4]

        通過(guò)分析汽車缸體的使用環(huán)境及破裂原因,本研究選用韌性及耐水性較好的環(huán)氧-聚硫膠和無(wú)堿無(wú)蠟玻璃纖維布作為粘接的主要原材料,同時(shí)選用290厭氧膠與環(huán)氧-聚硫膠配合使用。

        2.3.1 配制環(huán)氧-聚硫膠

        環(huán)氧-聚硫膠粘劑的配方如表2所示。按表2配方準(zhǔn)確稱量各組分材料,按一定順序加入各組分進(jìn)行膠粘劑的配制。

        表2 環(huán)氧-聚硫膠的配方表Tab.2 Formulation of epoxy-polysulfide rubber adhesive

        2.3.2 玻璃纖維布的準(zhǔn)備

        采用含有機(jī)硅烷類偶聯(lián)劑的乙醇溶液對(duì)玻璃纖維布進(jìn)行表面處理,以提高玻璃布與改性環(huán)氧膠的黏附性。而后將處理過(guò)的玻璃布在烘箱中烘干,再按裂紋修復(fù)的工藝要求,剪裁玻璃布備用。

        2.4 粘接修復(fù)過(guò)程

        在處理過(guò)的汽車缸體裂紋2端鉆上直徑約為3~4 mm的止裂孔,深度超過(guò)裂紋的深度,用丙酮清洗裂紋處,而后將290厭氧膠滴于裂紋處,使其滲入裂紋內(nèi),多余膠用丙酮擦除。開(kāi)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)將缸體預(yù)熱到40~50℃,之后涂覆配制的環(huán)氧-聚硫膠,每涂一次貼上一層玻璃纖維布,總共貼2到3層玻璃纖維布,每層應(yīng)充分用膠浸透,最外面用環(huán)氧-聚硫膠封平。先室溫放置2~3 h后,再開(kāi)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)升溫至80℃固化1 h[3]。

        2.5 修整與后處理

        用丙酮擦去裂紋處多余的膠,并對(duì)裂紋修復(fù)處進(jìn)行進(jìn)一步的修整和處理。

        3 修復(fù)質(zhì)量檢測(cè)

        向汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的水套內(nèi)以343~441 kPa的氣壓壓水,并保持5~10 min,觀察壓力表的數(shù)值,若壓力在此段時(shí)間內(nèi)不下降,說(shuō)明缸體的裂紋粘接修復(fù)效果較好。

        4 結(jié)語(yǔ)

        汽車缸體裂紋采用粘接修復(fù)比傳統(tǒng)的焊補(bǔ)工藝更加簡(jiǎn)單,安全性更高,修復(fù)效果較好。在粘接修復(fù)工藝過(guò)程中,工藝條件、環(huán)境條件及操作者的技術(shù)均會(huì)影響粘接修復(fù)的效果,所以在粘接修復(fù)過(guò)程中要嚴(yán)格控制各種因素,以達(dá)到良好的修復(fù)效果。

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