連桿軸瓦拉傷原因及預(yù)防

馬慶樂(lè)

（比亞迪汽車有限公司，陜西 西安 710119）

引言

發(fā)動(dòng)機(jī)連桿軸瓦拉傷屬于發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)的嚴(yán)重故障，而引起軸瓦拉傷原因有很多：氣缸體油道清潔度、曲軸油道清潔度、曲軸軸頸磕碰、軸瓦合金層貼合性能等。

本文通過(guò)分析某款發(fā)動(dòng)機(jī)連桿軸瓦嚴(yán)重拉傷的故障，主要闡述分析問(wèn)題、驗(yàn)證問(wèn)題的一般思路，并展開(kāi)討論影響連桿軸瓦拉傷的常見(jiàn)因素。

1 故障描述

某款發(fā)動(dòng)機(jī)磨合約20分鐘左右曲軸突然抱死，拆檢發(fā)現(xiàn)連桿軸瓦嚴(yán)重拉傷，曲軸1、2缸連桿軸頸被拉傷，在1缸曲軸油孔孔口處有黑色較大顆粒鐵屑（圖1）。由現(xiàn)象特征，初步判定拉瓦是由于軸瓦之間進(jìn)入較大金屬硬顆粒狀異物所致。當(dāng)即對(duì)同批次的15根曲軸進(jìn)行清洗，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)雜質(zhì)。同時(shí)拆檢相鄰生產(chǎn)的50臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，3臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的1缸連桿瓦嚴(yán)重（5道拉槽，槽最深約0.4mm，寬約1.5mm），拉瓦比例高達(dá)6%。

圖1 發(fā)動(dòng)機(jī)拉傷軸瓦及曲軸軸頸

2 調(diào)查過(guò)程

連桿軸瓦拉傷的原因較多，制程中的各環(huán)節(jié)都有可能會(huì)有異物進(jìn)入油道引起拉瓦，因此我們將從各個(gè)環(huán)節(jié)全面查找拉瓦的原因。

（1）曲軸：因?yàn)榍S與軸瓦直接接觸，使用注射器對(duì)軸瓦拉傷相同批次的15根曲軸油道進(jìn)行清洗，共清洗15根曲軸未發(fā)現(xiàn)油道內(nèi)有異物，暫時(shí)排除了曲軸清潔度的原因。

（2）氣缸體主油道清潔度：因?yàn)槟ズ媳琅c拆檢嚴(yán)重拉瓦的發(fā)動(dòng)機(jī)同為25日白班生產(chǎn)氣缸體，抽檢抱死氣缸體的清潔度記錄，發(fā)現(xiàn) 25號(hào)氣缸體主油道清潔度抽檢記錄值為5.1mg,而產(chǎn)品要求清潔度為 5mg，清潔度超標(biāo)。于是繼續(xù)檢查氣缸體生產(chǎn)線，25日白班無(wú)異常，28日清洗機(jī)因?yàn)橛退蛛x器及液位報(bào)警器故障，污水池中的污液部分溢入干凈清洗液中，清洗液中可能會(huì)摻雜贓物（鐵屑），如果清洗時(shí)殘留在油道里面，磨合將會(huì)引起拉瓦。但與這只能解釋25日生產(chǎn)氣缸體拉瓦的情況。其他時(shí)間段生產(chǎn)氣缸體，清洗液中并沒(méi)有贓物，為什么會(huì)拉瓦？于是我們?cè)俅巫屑?xì)檢查氣缸體，發(fā)現(xiàn)曲軸箱內(nèi)腔里面型砂。

曲軸箱里面的型砂能否引起拉瓦？此款發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)，機(jī)油被機(jī)油泵從油底殼吸入油道，通過(guò)機(jī)油濾清器將雜質(zhì)過(guò)濾，機(jī)油濾清器過(guò)濾精度為 5μm，小的雜質(zhì)很難通過(guò)機(jī)濾進(jìn)入主油道，即便進(jìn)入油道，也難以造成如此嚴(yán)重的拉傷現(xiàn)象。為了檢查濾紙是否有破損造成雜質(zhì)進(jìn)入油道，將嚴(yán)重拉瓦的兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)油濾清器剪開(kāi)，觀察里面濾紙，上面并無(wú)雜質(zhì)，只有殘存一些軸瓦拉傷后被刮掉的鋁屑。

氣缸體里面有型砂不會(huì)引起拉瓦，只有在主油道內(nèi)進(jìn)入型砂會(huì)引起拉瓦，如果主油道內(nèi)無(wú)型砂不可能引起拉瓦。那么主油道內(nèi)是否會(huì)有雜質(zhì)？如果有，那是在什么時(shí)候進(jìn)入主油道？有兩種可能：

（1）主油道沒(méi)有清洗干凈，殘留有鐵屑；

（2）清洗完后在壓裝活塞冷卻噴嘴之前翻轉(zhuǎn)時(shí)型砂掉入主油道。

缸體主油道清洗方法：先用鋼絲刷刷洗油道，再用無(wú)塵布蘸煤油清洗主油道，此方法可保證缸體油道內(nèi)不會(huì)有殘留的雜質(zhì)，排除此風(fēng)險(xiǎn)。

如果曲軸箱里面存在型砂，壓裝冷卻噴嘴前氣缸體需要翻轉(zhuǎn)180°，翻轉(zhuǎn)中型砂可能掉入油道，因此再次沖洗6件25日前后生產(chǎn)的氣缸體，對(duì)所有的油道進(jìn)行沖洗，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)雜質(zhì)。

至此，曲軸與氣缸體的清潔度問(wèn)題已經(jīng)初步分析完成，沒(méi)有找到問(wèn)題根源。兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)抱死的部位都是1缸連桿軸瓦，這是否有什么共性呢？

為了查找問(wèn)題的根本原因，我們?nèi)娌檎抑瞥讨锌赡艽嬖诘膯?wèn)題。7月2日，在總裝車間調(diào)查在裝配過(guò)程中是否會(huì)有雜質(zhì)進(jìn)入主油道時(shí)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)問(wèn)題：

（1）曲軸軸頸有磕碰、孔口有刃邊、油孔內(nèi)有鐵屑；

（2）檢查安裝活塞連桿總成，第一缸上面的導(dǎo)向桿較松動(dòng)，在氣缸體舉升到設(shè)定位置，導(dǎo)桿往前移動(dòng)時(shí)磕碰軸頸。

那么以上的兩個(gè)問(wèn)題是否是這次拉瓦的主要原因？于是再次對(duì)以前拉傷的軸瓦進(jìn)行觀察分析，仔細(xì)檢查拉傷后的連桿軸瓦，發(fā)現(xiàn)被拉傷連桿軸瓦中存在較大的鐵屑（如圖2）。因此判定是油道內(nèi)進(jìn)入較大的鐵屑，于是 7月8日再次清洗曲軸，開(kāi)始清洗曲軸只是用注射器沖洗曲軸油孔，壓力較小，可能無(wú)法沖出油道內(nèi)殘留的鐵屑，這次更換清洗設(shè)備，用汽油泵沖洗，煤油經(jīng)過(guò)汽油泵清洗每個(gè)軸頸油道，沖洗壓力可達(dá) 0.35MPa，而且清洗液量大，檢查清洗后的煤油內(nèi)是否有雜質(zhì)，以判斷油道的清潔度。

圖2 拉傷的軸瓦中鑲有異物

清洗20根曲軸，清洗結(jié)果發(fā)現(xiàn)3根曲軸油道內(nèi)有較大顆?；驐l狀的鐵屑，比例15%。較大的鐵屑大?。?.46×1.36，1.56×0.79， 1.55×0.53，1.41×0.92，0.72×0.64mm。

圖3

采用新清洗方法的清洗效果明顯，能夠清洗出原方法無(wú)法達(dá)成的效果。清洗出曲軸油道內(nèi)的雜質(zhì)后，用同樣的方法再次清洗氣缸體，共清洗6件，未發(fā)現(xiàn)清潔度不合格。裝配清洗曲軸后的發(fā)動(dòng)機(jī)1095臺(tái)，磨合沒(méi)有再出現(xiàn)抱死故障，拆檢50臺(tái)未發(fā)現(xiàn)拉瓦現(xiàn)象。因此，殘留在油道內(nèi)的鐵屑是引起軸瓦拉傷的主要原因。

3 結(jié)論

回顧整個(gè)過(guò)程，暴露制程中的質(zhì)量控制如下問(wèn)題：

（1）氣缸體清洗機(jī)故障，一線員工雖有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，但未及時(shí)報(bào)告，導(dǎo)致沒(méi)有采取相關(guān)措施。

（2）對(duì)于制程中存在的問(wèn)題，各責(zé)任單位不能及時(shí)整改。例如：清洗機(jī)油水分離器長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)人修理。

（3）過(guò)程檢驗(yàn)?zāi)芰Σ蛔?。曲軸、氣缸體油道的清潔度檢驗(yàn)手段無(wú)法發(fā)現(xiàn)問(wèn)題點(diǎn)。