曹日起，王永旭，于濤，劉享明

（海軍 91315 部隊(duì)，遼寧 大連 116041）

0 引 言

柴油機(jī)是絕大多數(shù)船舶主動(dòng)力系統(tǒng)和輔助動(dòng)力系統(tǒng)的能量來(lái)源，柴油機(jī)機(jī)體是柴油機(jī)的重要受力部分，柴油機(jī)機(jī)體產(chǎn)生的裂紋嚴(yán)重時(shí)將使柴油機(jī)損壞并停止工作，不僅影響船舶的正常運(yùn)行，還要花費(fèi)大量的人力物力對(duì)故障進(jìn)行維修。所以在故障出現(xiàn)前或故障出現(xiàn)早期發(fā)現(xiàn)并及時(shí)解決，就可以盡可能地減少由于故障產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失。

1 柴油機(jī)機(jī)體裂紋的監(jiān)測(cè)

某船柴油機(jī)機(jī)體細(xì)微裂痕是技術(shù)人員在對(duì)正常使用的柴油機(jī)進(jìn)行例行性檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)的，裂紋尚未對(duì)柴油機(jī)的使用造成影響。監(jiān)測(cè)技術(shù)人員使用金屬裂紋檢測(cè)儀等儀器設(shè)備對(duì)裂紋情況進(jìn)行了檢測(cè)。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)其6#氣缸下方機(jī)體與冷卻水管連接處存在裂紋，裂紋長(zhǎng)度為127 mm，裂紋最寬處為0.12 mm，裂紋呈鋸齒狀。在對(duì)該柴油機(jī)其他氣缸對(duì)應(yīng)的相同部位進(jìn)行檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)一臺(tái)六缸柴油機(jī)共計(jì)存在裂紋3 處，長(zhǎng)度在5.2～12.7 mm 之間，寬度在0.04～0.12 mm 之間。技術(shù)人員使用俄羅斯生產(chǎn)的金屬應(yīng)力磁測(cè)量?jī)x對(duì)發(fā)生裂紋的機(jī)體內(nèi)應(yīng)力情況進(jìn)行了測(cè)量，其中一處的測(cè)量圖譜見(jiàn)圖1。在圖譜中可以看到，在距離測(cè)量起始點(diǎn)284 mm 處（與裂紋位置吻合），應(yīng)力測(cè)量數(shù)據(jù)出現(xiàn)了異常波動(dòng)，漏磁量測(cè)量值為17（A/m）/mm，超過(guò)了設(shè)定的報(bào)警值10（A/m）/mm。通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以判定在該裂紋處產(chǎn)生了超過(guò)允許范圍的應(yīng)力集中，該裂紋已對(duì)柴油機(jī)機(jī)體的受力能力造成影響，如果繼續(xù)使用將會(huì)使裂紋進(jìn)一步擴(kuò)大造成柴油機(jī)損壞而停止工作，所以應(yīng)分析裂紋產(chǎn)生的原因，并制定合理的修理方案對(duì)裂紋進(jìn)行修理。

2 柴油機(jī)機(jī)體裂紋產(chǎn)生的原因分析

根據(jù)該型柴油機(jī)機(jī)體產(chǎn)生裂紋的部位和現(xiàn)象，通過(guò)分析，我們認(rèn)為可能的原因有：

1）機(jī)體使用時(shí)間長(zhǎng)。該機(jī)已工作近30a，而且機(jī)體在拉伸、彎曲、扭轉(zhuǎn)和振動(dòng)的交變應(yīng)力狀況下工作，機(jī)體產(chǎn)生疲勞裂紋；

圖1 某柴油機(jī)機(jī)體金屬應(yīng)力測(cè)量圖譜

2）機(jī)體變形。機(jī)體變形改變了各附件與機(jī)體之間的原有相對(duì)位置，引起了附加載荷的增大，增加了機(jī)體各部分的應(yīng)力，造成機(jī)體裂紋；

3）裂紋處附近的相關(guān)部件工作振動(dòng)大。柴油機(jī)機(jī)體與冷卻水管為剛性連接，冷卻水管的振動(dòng)造成裂紋。

3 柴油機(jī)機(jī)體裂紋的修理

通常情況下，當(dāng)裂紋發(fā)生在內(nèi)部且強(qiáng)度要求很高的地方時(shí)，可采用金屬扣合法進(jìn)行修復(fù)。金屬扣合法利用波浪鍵的塑性變形來(lái)實(shí)現(xiàn)扣合作用，以達(dá)到修復(fù)金屬裂紋的目的。金屬扣合法又分為強(qiáng)固扣合法、強(qiáng)密扣合法、加強(qiáng)扣合法。

1）強(qiáng)固扣合法。該方法在機(jī)械構(gòu)件垂直于裂紋方向上加工出一定形狀和尺寸的波形槽，再將波浪鍵嵌入波形槽中，波浪鍵與波形槽之間留有0.1 mm 的間隙，常溫下鉚擊波浪鍵，使波浪鍵產(chǎn)生塑性變形并填滿波形槽。波浪鍵與波形槽的相互嚙合拉緊了裂紋兩側(cè)的機(jī)械構(gòu)件，從而起到修復(fù)裂紋的作用（圖2）。此方法適用于修理壁厚在8～45 mm 之間、并且有一般強(qiáng)度要求的零件。

圖2 強(qiáng)固扣合法

2）強(qiáng)密扣合法。該方法是在強(qiáng)固扣合法基礎(chǔ)上，再沿裂紋鉆孔、攻絲并旋入密封螺釘。每個(gè)孔的鉆孔、攻絲、旋入密封螺釘3 道工序完成后再鉆下一個(gè)孔，且各相鄰密封螺孔間都有0.5～1.5 mm 的重疊，全部裂紋上裝滿密封螺釘后壓平、打磨（圖3）。強(qiáng)密扣合法不僅能夠滿足零件的強(qiáng)度要求，而且能夠滿足零件密封性的要求，所以此維修方法適用于氣缸蓋和缸套維修。

3）加強(qiáng)扣合法。該方法是在機(jī)件上垂直裂紋方向加工出一定形狀尺寸的鍵槽，嵌入與之相應(yīng)形狀和尺寸的高強(qiáng)度合金鋼塊，在鋼塊與零件的界面處鑲?cè)雸A柱銷（圖4）。加強(qiáng)扣合法主要運(yùn)用于承受高載荷、壁厚超過(guò)45 mm 的機(jī)件。

通過(guò)分析對(duì)比，我們采用強(qiáng)固扣合法對(duì)裂紋進(jìn)行了修理，并改進(jìn)了機(jī)體與冷卻水管的剛性連接結(jié)構(gòu)。柴油機(jī)修理完成且工作80 h 后，使用金屬裂紋測(cè)量?jī)x對(duì)裂紋進(jìn)行了檢測(cè)，經(jīng)檢測(cè)裂紋長(zhǎng)度未進(jìn)一步加長(zhǎng)，裂紋未加寬?？梢耘卸ù舜螌?duì)柴油機(jī)機(jī)體裂紋的檢測(cè)分析是科學(xué)準(zhǔn)確的，采用的修理方法是可行的。

4 結(jié) 語(yǔ)

圖3 強(qiáng)密扣合法

圖4 加強(qiáng)扣合法

此次故障位置是船舶動(dòng)力核心部位——柴油機(jī)，如果任由其發(fā)展將造成巨大的損失。通過(guò)對(duì)該柴油機(jī)機(jī)體裂紋的監(jiān)測(cè)和分析，確認(rèn)了故障的嚴(yán)重程度，分析了產(chǎn)生裂紋的原因，制定修理方案，并在裂紋影響柴油機(jī)正常使用前對(duì)裂紋進(jìn)行了修理，避免了更大故障的發(fā)生，取得了較好的效益。

［1］ 梅啟炎，梁久壁.金屬扣合修復(fù)技術(shù)［J］.設(shè)備管理與維修，2003（6）：40-41.

［2］ 鄔剛.柴油機(jī)組維修中的金屬扣合工藝［J］.設(shè)備管理與維修，2007（3）：25-27.

［3］ 熊偉，魏磊.金屬扣合工藝［J］.機(jī)械工程師，1999（9）：9-11.