0 引言

隨著排放法規(guī)的不斷升級，發(fā)動機強化程度持續(xù)增加，熱負荷和排氣壓力明顯提高，對高溫密封帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)。墊片作為高溫密封重要的元件，一旦失效就會導致氣體泄漏

，進而造成墊片、缸蓋燒蝕，引起發(fā)動機動力不足。

本文以某發(fā)動機為研究對象，針對耐久過程中排氣管—缸蓋密封面泄漏問題進行分析，并提出改進措施，通過試驗驗證了改進方案的有效性。

“這是大醫(yī)院的責任擔當?！笔⒕┽t(yī)院護理部主任范玲告訴記者，醫(yī)院在2013年成立了延伸護理管理委員會，并設立了出院隨訪組、網絡信息管理組和社區(qū)服務組，旨在將更為全面深入的護理服務延伸至社區(qū)，直至每個家庭。

1 故障現象

圖1為某直列六缸發(fā)動機排氣系統(tǒng)布置，排氣管為三段式，增壓器取氣口布置于3缸、4缸之間，EGR系統(tǒng)6缸外側取氣。每缸排氣管法蘭通過三顆螺栓固定在缸蓋上，排氣管與螺栓之間的套筒用來降低螺栓溫度，每缸排氣管法蘭與缸蓋之間裝有排氣管墊片以防止泄漏。

1.1 試驗室故障

該發(fā)動機在開發(fā)過程中多次出現排氣管—缸蓋密封面失效現象，耐久后的排氣管墊片氧化變色，缸蓋密封面出現凹坑。排氣管墊片變色最深部位和缸蓋密封面凹坑如圖2所示。

1.2 市場故障

該機器在市場運行過程中，用戶感受整車動力不足，發(fā)動機異響，服務站拆檢發(fā)現排氣管墊片燒蝕、缸蓋燒蝕并在密封帶出現凹坑，排氣管墊片與缸蓋燒蝕部位基本出現在每段排氣管法蘭內側偏下部位，如圖3所示。

從以上故障現象可以看出密封失效部位主要發(fā)生在排氣管法蘭兩側，尤其發(fā)生在每段排氣管法蘭內側。

2 故障分析

根據設計要求，在最低服役溫度下，焊縫、熱影響區(qū)沖擊吸收能量平均值不低于54J才能滿足要求。由試驗結果可知，焊縫和熱影響區(qū)的沖擊吸收能量均滿足要求，而自動焊的沖擊吸收能量更高，能夠滿足更高的要求。

排氣管受熱變形，導致排氣管法蘭與缸蓋結合面產生間隙，若此時墊片的壓縮回彈量無法彌補兩法蘭間隙或墊片回彈力達不到密封力要求，則會發(fā)生失效。由上述分析可知，原方案墊片高溫回彈性較弱，需提升原墊片密封能力，如圖7所示，一方面，更改了墊片的材料和硬度，以提高墊片高溫回彈性能，另一方面對波形進行了優(yōu)化，減小墊片波形被壓潰的風險，提高了墊片回彈性能。

2.1 排氣管法蘭—缸蓋法蘭變形

對優(yōu)化后的排氣系統(tǒng)進行了FEA分析，計算邊界與優(yōu)化前保持一致計算結果如圖10所示。由仿真結果可知，排氣管法蘭形變量由原方案的0.512mm減小為現在的0.431mm，很大程度上減小了法蘭變形。

2.2 排氣管墊片

排氣管法蘭—缸蓋結合面溫度最高溫度392℃，在不發(fā)生泄漏時，可排除原方案不銹鋼墊片因蠕變松弛造成的密封失效風險。密封是否失效的判斷最重要的是墊片殘余高度，即試驗后墊片波形的殘余波高，殘余波高越大，表明墊片的密封性能越好。對裝機和耐久后的排氣管墊片分別進行了波高殘余高度測量，裝機后墊片殘余高度不足0.05mm，耐久后墊片殘余高度不足0.04mm，回彈率小于17%、6%，基本失去回彈，當兩法蘭因高溫變形分離時無法提供足夠的密封壓力，進而導致密封失效。

2.3 螺栓—套筒

該發(fā)動機螺栓和套筒均采用某型號耐熱鋼，抗蠕變松弛性能優(yōu)異，套筒較長可以保證螺栓熱量散失，能夠在高溫下保證足夠的強度和剛度

，表3檢測了試驗前后排氣管螺栓軸力結果。由力矩檢測結果可知，試驗前排氣管螺栓例句滿足安裝力矩要求，試驗后的拆卸力矩大于安裝力矩，未發(fā)生螺栓軸力衰減，可排除因螺栓軸力衰減造成的密封失效。

但是，如果認真審視這些關于工匠精神的研究，不難發(fā)現，必須細致分析“工匠精神”的內涵，精確把握工匠精神的要求，才有助于進一步闡發(fā)高職業(yè)教育如何培育“工匠精神”。“雖然目前學者對‘工匠精神’尚無標準權威的定義，但對其已達成基本一致的共識：工匠精神是對所從事的工作追求精益求精、勇于創(chuàng)新、一絲不茍的精神理念?！盵4]143在筆者看來，工匠精神應該從如下四個層次做進一步的闡發(fā)：

2.4 材料分析

進行缸蓋凹坑區(qū)域宏觀形貌分析，體視形貌如圖5和圖6所示。缸蓋凹坑處觀察到表面呈鱗片狀，且有剝落的痕跡，較深區(qū)域深度約0.03mm，剝落區(qū)表面未見明顯氧化層和氣流沖蝕痕跡，金相組織無異常。接近凹坑和遠離凹坑表面兩個區(qū)域進行金相和硬度未見異常，由形貌特征和金相組織可判斷為微動磨損造成。

圖8顯示優(yōu)化前后排氣管墊片壓波回彈曲線，由回彈曲線可知，優(yōu)化后的排氣管墊片回彈有了大幅提升，回彈量由原來的0.148mm提升至0.204mm，相對原方案提升近38%，大幅提升密封性能。

經過對排氣系統(tǒng)全面分析，鎖定造成密封失效主要由兩方面因素，一方面是受排溫和排氣管結構的影響，排氣管法蘭變形大；另一方面是排氣管墊片回彈性能差，排氣管墊片回彈不足以彌補兩法蘭之間的形變間隙。

根據發(fā)動機監(jiān)測數據，發(fā)動機參數如表1所示

3 優(yōu)化設計方案

該發(fā)動機排溫高于700℃，受管身和法蘭厚度的影響，排氣管法蘭在高溫工況下會發(fā)生較大變形，減小排氣管法蘭和管身形變最有效的措施為降低排氣溫度來降低變形或提高法蘭和管身剛度來抑制變形。排氣管墊片在法蘭變形后通過回彈提供密封力，達到密封的效果，當排氣管墊片無法密封排氣管法蘭與缸蓋密封面形變間隙時，容易發(fā)生漏氣故障，因此，在法蘭形變一定時，提升墊片的回彈性能也能有效改善密封性能。因此本次優(yōu)化將從提升墊片回彈性和減小法蘭形變入手來改善密封，解決漏氣故障。

3.企業(yè)在研發(fā)投入期間往往要承擔較高的研發(fā)風險，因此很多企業(yè)往往會選擇直接購入無形資產或通過其他途徑來增加無形資產賬面價值。據此，可得出企業(yè)系統(tǒng)性風險與資本化強度呈負相關關系，企業(yè)系統(tǒng)性風險越高，資本化強度越小。

3.1 優(yōu)化排氣管墊片

針對排氣管墊片燒蝕、氧化變色、缸蓋燒蝕和凹坑問題，對排氣系統(tǒng)做了全面分析，排除了螺栓軸力衰減和工藝問題，最終鎖定了造成泄漏的原因，如圖4故障樹所示。

本研究只調查了江蘇省南京市1所三級甲等?？漆t(yī)院精神科護士職業(yè)倦怠情況，研究結果可能存在一定偏倚；在變量選擇上未探討人口學因素，如年齡、職稱、學歷等變量對職業(yè)倦怠的影響，結論可能存在一定局限性。在后續(xù)研究中，需擴大樣本量，考慮人口學變量因素，使結果更具說服力。

由材料分析可知，缸蓋表面凹坑為排氣管變形帶動墊片搓動缸蓋造成的微動磨損，而減小磨損的有效措施為減小排氣管變形，提高法蘭剛度。

3.2 優(yōu)化排氣管

針對排期管流道局部換熱系數高，排氣溫度高的情況，對排氣管流道進行了優(yōu)化，如圖9所示。優(yōu)化后的排氣溫度相對原方案降低超過20℃。

排氣管法蘭變形與排氣管墊片的彌補量匹配不合理是造成密封失效的主要原因，本次從排氣管結構入手來降低排氣溫度、減小法蘭變形。排氣管法蘭—缸蓋密封面漏氣位置主要發(fā)生在每段排氣管法蘭內側，因此對局部區(qū)域從抑制變形的角度，將排氣管法蘭與管身進行強化，以減小排氣管法蘭—缸蓋結合面受變形影響形成的間隙。

3.3 FEA分析

試驗前的排氣管和缸蓋平面度和粗糙度如表2所示。排氣管法蘭、缸蓋平面度、粗糙度均在設計范圍內，排除了因零部件加工質量問題造成的泄漏。對300h耐久后的排氣管和缸蓋進行了平面度分析，排氣管與缸蓋密封面最大間隙在每段排氣管法蘭內側，最大間隙0.2mm。

圖11為優(yōu)化前、后密封情況，由仿真分析可知，優(yōu)化前最小密封壓力低至0Mpa，泄露風險極高，最大風險區(qū)發(fā)生在每段排氣管法蘭內側。對墊片和排氣管進行優(yōu)化后，最小密封壓力提升至14Mpa，滿足密封要求。

由于勘探開發(fā)條件和勘探史的巨大差異，按2017年的數據全國及主要盆地／地區(qū)（經濟）可采儲量及未開發(fā)率可分為三種。

優(yōu)化后方案顯著提高了密封能力，一方面墊片采用半波，減小了塑性變形，使壓波保持一定的回彈量，另一方面排氣管法蘭形變量小，一定程度彌補了墊片回彈不足的局限。

對于第一組使用母嬰床邊護理的方式。病房安排給嬰兒洗澡、按摩、接種、保護臍帶防止感染、換尿不濕并且進行皮膚護理。一個護士只照顧一對母嬰,即護士的操作說明,母嬰和家庭成員一起參加。傳達對新生兒喂養(yǎng)母乳的方法和好處、怎樣保護乳房、分娩后怎樣增加營養(yǎng)、產后癥狀、嬰兒常出現癥狀的解決方式、嬰兒注射疫苗、分娩后的避孕方式、嬰兒皮膚護理等。實驗組在住院期間每天床邊護理時間為三十分鐘。

4 試驗驗證

基于上述分析，將優(yōu)化后的排氣管墊片搭載耐久考核。缸蓋面未出現凹坑及燒蝕，且排氣管墊片未形成燒蝕和變色。對耐久后排氣管墊片回彈性進行復測，耐久后墊片回彈性最小的4缸墊片殘余高度0.11mm，明顯高于優(yōu)化前最大殘余高度0.036mm，如圖12為耐久后拆檢情況。

由試驗結果可知，改進后方案在排氣管—缸蓋密封面未出現漏氣現象，通過了耐久考核，解決了排氣管—缸蓋密封面泄漏和缸蓋凹坑問題。

5 結論

在發(fā)動機試驗和市場驗證過程中，排氣管法蘭—缸蓋密封面發(fā)生泄漏，從而造成缸蓋燒蝕、凹坑和墊排氣管片燒蝕、變色故障。針對此故障進行了詳細分析，并借助于FEA手段對變形較大的排氣管和排氣管墊片進行了優(yōu)化改進，優(yōu)化方后的方案最終通過了排氣管墊片耐久試驗考核，為解決此類故障提供了解決方法和手段。

[1]沈軼,陸曉峰.高溫法蘭連接系統(tǒng)的失效分析.潤滑與密封,2006.

[2]王立新，劉斐，潘雪偉．發(fā)動機排氣歧管斷裂分析及其設計改進[J]．上海汽車，2007( 12) :15-18．