缸盖燃烧室密封性能超差工艺分析和试验研究（一）

缸盖燃烧室密封性能超差工艺分析和试验研究（一）

气缸盖进排气机构是发动机进排气系统的主要部分，其密封性直接影响发动机的燃烧和排放质量，其气门座和导管孔加工质量直接影响气门的密封性能，是缸盖加工的关键工序。为了保证发动机气门的气密性，缸盖气门座锥面和导管孔应具有很高的精度和表面质量要求，如气门座锥面对导管孔跳动要求为0.05mm、气门座锥面圆度要求为0.006mm。为了保证气门座锥面和导管孔的质量要求，其加工工艺一般是先用主偏角为60°的粗镗刀镗其密封带孔，然后采用德国MAPAL公司的精铰复合刀锪铰90°、60°、33°的3个成形面及导管孔。由于密封带加工部位的特殊性，加工过程中很容易使气门座密封带的形状变形造成密封带泄漏，进而影响缸盖燃烧室的气密性。目前，气门座的加工质量的稳定性仍然是机械加工中的一个难题，几乎每个发动机零部件生产企业在加工缸盖气门座中都会经常遇到这样那样的质量问题，造成气门座密封带泄漏，例如公司前一段时间某发动机16气门缸盖第二缸燃烧室在装完气门以后，其一次性装配泄漏率最高达90%。只有通过研磨气门座才能保证装配后的燃烧室密封性合格。为此，对该缸盖燃烧室气门密封性能超差原因进行了工艺分析和试验研究。

1 发动机缸盖泄漏情况描述

1.1 发动机缸盖泄漏返修率

从2005年5月以来，公司某16气门发动机缸盖在装完气门以后，其燃烧室密封性能存在超差现象，虽然采取一定的措施，其返修率仍然很高，于是采取了让步生产（90mL/min→1150mL/min→l450mL/min），但一次性装配合格率仍然不高。2005年5～9月该发动机缸盖泄漏返修率如图1，有一部分甚至要研磨气门座才能保证装配后的燃烧室密封性合格。

1.2 缸盖一次性装配泄漏率

为了彻底解决这个质量问题，又跟踪了1周（2005年10月17～21日）近1000件该发动机缸盖燃烧室密封性能检测情况，其一次性装配泄漏率如图2。

1.3 泄漏在各缸中所占的比例分布

泄漏发生在缸盖4个燃烧室中的比例如图3。

从图3看出，发生泄漏的部位绝大部分出现在缸盖第2缸。

1.4 泄漏返修方式的比例分布

目前，保证该缸盖燃烧室密封性100%合格的办法就是返修缸盖气门座。返修方式主要有擦、拍、研、磨3种，比例分布如图4。

1.5 3种返修方式简述

第一种返修方式为“擦”，就是用干净的绸布擦发生泄漏部位的缸盖气门座密封带；第二种返修方式为“拍”，就是用皮老虎吸起发生泄漏部位的进、排气门然后向下拍打气门，如此反复；第三种返修方式为“研磨气门座”，就是在发生泄漏部位的气门座密封带上.涂上研磨膏后用进、排气门研磨，如此反复。如气密性能检测仪在检查时显示超差，首先采用第一种返修方式，若检查不合格，再采用第二种返修方式，若检查还不合格，再采用第三种返修方式，如此反复，直到合格为止。

从图4看出，发生泄漏部位缸盖气门座大部分是采用第三种返修方式“研磨气门座”返修合格的。

2 缸盖燃烧室、气门座泄漏工艺分析

针对该品种缸盖燃烧室密封性检测的大量不合格性，从人、机、料、法、环5个方面分析影响燃烧室密封性超差的可能性因素。

首先，抽取了1～3号3个缸盖，其中1号零件第2、3缸燃烧室泄漏都超差，2号零件四缸燃烧室泄漏都合格，3号零件第2缸燃烧室泄漏超差。3个缸盖4个缸气密性能检测结果如图5。

3 个缸盖4个缸16个气门密封性能检测结果如图6。

2.1 缸盖气门座加工质量的影响

2.1.1 缸盖气门座跳动对泄漏的影响

分别对这3个缸盖的4个缸16个气门座的跳动进行了测量，结果如图7。

从图7看出，仅有2号缸盖第2缸的GA05号进气门座跳动超差，其余都合格，而2号缸盖4缸燃烧室泄漏都合格，这说明跳动不是影响气门座泄漏的主要因素。

2.1.2 缸盖气门座圆度对泄漏的影响

分别对1、2号缸盖每个缸盖的第2缸4个气门座的圆度进行了测量，结果如图8。

从图8看出，2号缸盖第2缸4个气门座圆度都合格，1号缸盖第2缸的SE05号排气门座圆度超差，而就是1号缸盖第2缸的SE05号排气门泄漏最大，而2号缸盖4缸燃烧室泄漏都合格，这说明缸盖气门座圆度对缸盖泄漏影响很大。

为了验证圆度对缸盖泄漏影响，用红丹粉在气门座上均匀涂上一圈，插入到缸盖气门座上，观察缸盖气门座密封带上的印迹，如图9、图10。结果发现排气门座SE06上印迹均匀分布，排气门座SE05上印迹不均匀，这说明气门座圆度不好，也就是说气门密封不严，造成第2缸泄漏超差。

产生缸盖气门座圆度超差的加工原因如下。

a.切削本身产生的颤动影响。

b.MAPAL精铰复合刀的刀杆为悬臂连接，刚性差。 c.刀片的定位夹紧方式不适合现场动态切削中切削力的变化。