連桿軸瓦拉傷原因及預防

馬慶樂

（比亞迪汽車有限公司，陜西 西安 710119）

引言

發動機連桿軸瓦拉傷屬于發動機出現的嚴重故障，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。

本文通過分析某款發動機連桿軸瓦嚴重拉傷的故障，主要闡述分析問題、驗證問題的一般思路，并展開討論影響連桿軸瓦拉傷的常見因素。

1 故障描述

某款發動機磨合約20分鐘左右曲軸突然抱死，拆檢發現連桿軸瓦嚴重拉傷，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）。由現象特征，初步判定拉瓦是由于軸瓦之間進入較大金屬硬顆粒狀異物所致。當即對同批次的15根曲軸進行清洗，沒有發現雜質。同時拆檢相鄰生產的50臺發動機，3臺發動機的1缸連桿瓦嚴重（5道拉槽，槽最深約0.4mm，寬約1.5mm），拉瓦比例高達6%。

圖1 發動機拉傷軸瓦及曲軸軸頸

2 調查過程

連桿軸瓦拉傷的原因較多，制程中的各環節都有可能會有異物進入油道引起拉瓦，因此我們將從各個環節全面查找拉瓦的原因。

（1）曲軸：因為曲軸與軸瓦直接接觸，使用注射器對軸瓦拉傷相同批次的15根曲軸油道進行清洗，共清洗15根曲軸未發現油道內有異物，暫時排除了曲軸清潔度的原因。

（2）氣缸體主油道清潔度：因為磨合抱死與拆檢嚴重拉瓦的發動機同為25日白班生產氣缸體，抽檢抱死氣缸體的清潔度記錄，發現 25號氣缸體主油道清潔度抽檢記錄值為5.1mg,而產品要求清潔度為 5mg，清潔度超標。于是繼續檢查氣缸體生產線，25日白班無異常，28日清洗機因為油水分離器及液位報警器故障，污水池中的污液部分溢入干凈清洗液中，清洗液中可能會摻雜贓物（鐵屑），如果清洗時殘留在油道里面，磨合將會引起拉瓦。但與這只能解釋25日生產氣缸體拉瓦的情況。其他時間段生產氣缸體，清洗液中并沒有贓物，為什么會拉瓦？于是我們再次仔細檢查氣缸體，發現曲軸箱內腔里面型砂。

曲軸箱里面的型砂能否引起拉瓦？此款發動機潤滑系統，機油被機油泵從油底殼吸入油道，通過機油濾清器將雜質過濾，機油濾清器過濾精度為 5μm，小的雜質很難通過機濾進入主油道，即便進入油道，也難以造成如此嚴重的拉傷現象。為了檢查濾紙是否有破損造成雜質進入油道，將嚴重拉瓦的兩臺發動機的機油濾清器剪開，觀察里面濾紙，上面并無雜質，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引起拉瓦，只有在主油道內進入型砂會引起拉瓦，如果主油道內無型砂不可能引起拉瓦。那么主油道內是否會有雜質？如果有，那是在什么時候進入主油道？有兩種可能：

（1）主油道沒有清洗干凈，殘留有鐵屑；

（2）清洗完后在壓裝活塞冷卻噴嘴之前翻轉時型砂掉入主油道。

缸體主油道清洗方法：先用鋼絲刷刷洗油道，再用無塵布蘸煤油清洗主油道，此方法可保證缸體油道內不會有殘留的雜質，排除此風險。

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180°，翻轉中型砂可能掉入油道，因此再次沖洗6件25日前后生產的氣缸體，對所有的油道進行沖洗，沒有發現雜質。

至此，曲軸與氣缸體的清潔度問題已經初步分析完成，沒有找到問題根源。兩臺發動機抱死的部位都是1缸連桿軸瓦，這是否有什么共性呢？

為了查找問題的根本原因，我們全面查找制程中可能存在的問題。7月2日，在總裝車間調查在裝配過程中是否會有雜質進入主油道時發現兩個問題：

（1）曲軸軸頸有磕碰、孔口有刃邊、油孔內有鐵屑；

（2）檢查安裝活塞連桿總成，第一缸上面的導向桿較松動，在氣缸體舉升到設定位置，導桿往前移動時磕碰軸頸。

那么以上的兩個問題是否是這次拉瓦的主要原因？于是再次對以前拉傷的軸瓦進行觀察分析，仔細檢查拉傷后的連桿軸瓦，發現被拉傷連桿軸瓦中存在較大的鐵屑（如圖2）。因此判定是油道內進入較大的鐵屑，于是 7月8日再次清洗曲軸，開始清洗曲軸只是用注射器沖洗曲軸油孔，壓力較小，可能無法沖出油道內殘留的鐵屑，這次更換清洗設備，用汽油泵沖洗，煤油經過汽油泵清洗每個軸頸油道，沖洗壓力可達 0.35MPa，而且清洗液量大，檢查清洗后的煤油內是否有雜質，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，清洗結果發現3根曲軸油道內有較大顆粒或條狀的鐵屑，比例15%。較大的鐵屑大小：2.46×1.36，1.56×0.79， 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法達成的效果。清洗出曲軸油道內的雜質后，用同樣的方法再次清洗氣缸體，共清洗6件，未發現清潔度不合格。裝配清洗曲軸后的發動機1095臺，磨合沒有再出現抱死故障，拆檢50臺未發現拉瓦現象。因此，殘留在油道內的鐵屑是引起軸瓦拉傷的主要原因。

3 結論

回顧整個過程，暴露制程中的質量控制如下問題：

（1）氣缸體清洗機故障，一線員工雖有發現問題，但未及時報告，導致沒有采取相關措施。

（2）對于制程中存在的問題，各責任單位不能及時整改。例如：清洗機油水分離器長時間沒人修理。

（3）過程檢驗能力不足。曲軸、氣缸體油道的清潔度檢驗手段無法發現問題點。