以6240柴油机为例谈工程机械设备缸套穴蚀成因与预防

摘要：本文以6240柴油机缸套穴蚀情况为例，对缸套穴蚀产生原因深入分析后，探讨通过制定预防措施，从而逐步消除缸套穴蚀故障。

关键词：柴油机缸套；穴蚀原因；分析；预防

在工程建设操作过程中，柴油机类工程机械因为长久性使用，机械设备外层脱落而形成麻点状和针状小孔的小洞，一般我们称之为穴蚀，穴蚀现象的发生一般是不可避免的。工程机械中的液压元件精度高，相对运动零件的配合间隙小，产生穴蚀后会导致配合表面变黑甚至出现小坑，使阀杆卡住，压力失调，严重时不能正常工作。

以6240柴油机缸套穴蚀情况为例，6240柴油机气缸套在实际运用中，相继发生（5台机车一年共发生缸套穴蚀6次）气缸套漏水故障，冷却水直接气缸套内侧或外侧流出，进而流到油底壳，造成机油稀释，润滑状况恶化，不仅严重影响机车的正常运用，也消耗大量的机油及人力、物力。

1.工程机械气缸套穴蚀原因分析

国内外诸多研究资料表明，工程机械所使用的零件材料中本身存在着的微观小孔、裂纹、沟槽等原因，一般均是引起穴蚀的主要内因，而零件的振动是引起穴蚀的主要外因。

2.工程机械气缸套穴蚀主要因素分析

2.1 气缸套振动因素

2.1.1气缸套受力不均衡产生振动

一般情况下，柴油机气缸套活塞的受力，沿气缸中心线作用在活塞上的总力P（包括气体力的往复惯性力）可以分解为两个分力：沿连杆中心作用的拉力S和把活塞推向气缸壁的侧压力Pn。在曲轴转角0～720 度的过程中，P的方向转换6次，即活塞6次冲击在气缸套。在活塞的冲击作用下，气缸套的中下部会产生振动，穴蚀也容易在气缸套的中下部位发生。柴油机工作时，气缸套的振动将通过水的挤压与拉伸将振动传递给水套引起穴蚀。而与气缸套振动部位对应的水套在振动影响下常发生穴蚀。

2.1.2气缸壁厚度的影响

柴油机在工程运行过程中，随着气缸壁厚度的增大，振动加速度减小。由系列柴油机气缸套结构可知，自气缸套上定位面向下到160 mm处，气缸套的厚度为23，经20过渡后气缸套厚度变19.因此，对于气缸套而言，在相同的冲击下，气缸套下部产生的振动加速度要大于气缸套上部产生的加速度，因此易产生穴蚀。

2.1.3活塞质量的影响

在加速度一定的情况下，质量越大，冲击力越大，振动越大。6240系列柴油机使用的活塞有钢顶铁裙活塞和钢顶铝裙活塞两种。钢顶铁裙活塞质量大于钢顶铝裙活塞质量，因此使用钢顶铁裙活塞的柴油机发生气缸套穴蚀情况明显多于使用钢顶铝裙活塞的柴油机。

2.2气缸套自身因素

零件材料由于铸造、应力等原因存在着的微观小孔、裂纹、沟槽。这些零配件自身存在的缺陷很容易被腐蚀，最终引起气缸套与水套的穴蚀。

2.3冷却水因素

自来水中含有氯、硫酸根、钙、镁、硅等离子，氯、硫酸根是腐蚀促进剂，在高温下会加速金属的腐蚀。钙、镁、硅等离子的化合物会在金属的表面沉积，形成水垢，影响传热。

2.4柴油机结构的限制

从6240柴油机冷却水腔的结构来看，气缸套周围存在冷却水最不易流动的区域。由于是水最不易流动的区域、温度最高，水最容易汽化形成气泡，从而产生穴蚀。

3.建议预防措施

3.1严格落实工艺，对于缸套内径超限的气缸套（因间隙大，振动也大），禁止使用。

3.2建议增加气缸套下部的厚度。改变气缸套上厚下薄的结构，采用23mm的气缸壁，不仅能改善缸套的抗冲击性能，还能简化气缸套的加工工艺.

3.3改进气缸套水腔的进水结构，可以在气缸套外表面增加一个导流壁，从而改善气缸套水腔内冷却水循环，避免在水腔内产生不易流动的高温区域，就会有效减少穴蚀的产生。

3.4加强机车冷却水的检测，对于不合格冷却水进行处理。每次机车进库保修或临修时，冷却水进行更换。同时开展冷却水检测项目，用去离子水作为基础水，采用硅系复合添加剂配制冷却水，避免冷却水腐蚀柴油机机体及缸套。

3.5对穴蚀气缸套的处理。气缸套发生穴蚀后，冷却水会从穴蚀孔流到气缸套内，然后顺着气缸壁流到油底壳。由于气缸套内壁光滑，表面粗糙度要求高，故不能进行焊补，但气缸套外面的水套如果穴蚀可以进行焊补，修补后的水套已投入使用，没有不良反应，效果较好。

3.6保持液压系统清洁，防止空气和水分侵入。定期清洗磁性租滤器。更换各种滤芯，保持油液清洁。注意检查油位、油质和油色，如果发现液压系统中有水珠，油液变成乳白色或油液呈泡沫状应及时仔细分析水和空气的来源，检查油冷却器和液压泵进口处的密封性。

3.7正确保养冷却系统。保证散热器压力盖完好并正常工作，从而减少穴蚀的产生；让冷却系统的温度保持在合适的范围内，以降低气泡破裂的能量，使用适量的冷却液添加剂，抑制锈蚀作用。

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作者简介：金涛，男，籍贯：山东省德州禹城市，工作单位：山东电建第二工程公司，工程师，本科，专业方向：机械工程。

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