淺談發動機缸蓋座圈泄漏潛在因素

王睿晟　彭峰

摘要：本文主要介紹了幾種常見的發動機缸蓋座圈泄漏潛在因素，并針對每種原因闡述對應缺陷特征、引發原理、根本原因，并制定了相應預防探測手段，對解決發動機缸蓋座圈泄漏問題具有指導意義。

關鍵詞：座圈質量;密封區域;完全貼合;氣門;缸蓋底孔;清潔度;刀具

0? 引言

缸蓋座圈是發動機配氣機構中的關鍵零件，因為與氣門配合、用于密封燃燒室做功，所以座圈加工精度控制在um級以內，且對自身硬度也有一定的要求。由于較高的標準要求，缸蓋座圈泄漏一直是主機廠的瓶頸問題，報廢缸蓋在2～30件左右/月，是一筆不可忽視的成本浪費。

1? 缸蓋座圈加工工藝

缸蓋座圈的作用是密封發動機燃燒室和承受來自氣門落座時的高速沖擊。考慮座圈在高溫高壓的工作環境且有較高的密封要求，所以氣門座圈是由合金材料應用粉末冶金工藝制成。

目前我司加工缸蓋座圈的工藝為;將座圈壓入缸蓋主體→CNC機床锪銑座圈工作表面→試漏工位模擬缸蓋真實工作環境對缸蓋成品進行試漏（圖2）。

試漏機可以識別座圈泄漏缺陷，并將問題工件從加工輥道上排出。

2? 缸蓋座圈泄漏的影響

缸蓋座圈泄漏會導致如下問題：①燃燒室躥氣，燃燒不充分，車輛提速慢;②燒損燃燒室附近的電子元件，引起其它故障;③長期下去座圈、氣門燒損，泄漏加重，上述兩點缺陷的程度加深。

3? 缸蓋座圈泄漏的原因

直接原因分為兩大類：①座圈沒有與氣門完全貼合;②座圈沒有與缸蓋底孔完全貼合。（圖3）

下面分別介紹兩種直接原因的引發誘因：

3.1 座圈沒有與氣門完全貼合

①座圈密封區域存在砂眼、氣孔（圖4（a））。此類因素往往在一段時間內頻繁、不連續出現。根因是座圈冶金過程存在異常，需要從粉料配比、燒結溫度、設備是否受潮方面排查。日常做好生產過程的工藝參數、生產設備狀態的過程監控方能預防此問題發生;

②座圈密封區域存在磕傷（圖4（b））。發生頻率較低，主要為操作工搬運缸蓋時動作不規范或者加工設備與座圈干涉造成，針對前者需加強員工標準化操作，后者需要排查異常設備并進行修復;

③座圈表面存在刀痕（圖4（c））。此原因造成的缺陷工件一般批量、連續。在強光照射下，座圈表面會呈現出一圈凸起，用筆、指甲刮劃有觸感，氣門與座圈由面接觸變為局部線接觸引發泄漏。刀痕由于刀具刀片崩刃造成，崩刃可能由于刀片硬度過低、座圈硬度過高（或不均勻）、設置加工參數不合理（轉速過快、加工余量過大等）、機床切削液雜質太多等因素引起，需逐一排查;

④座圈角度超差。在一段時間內會頻繁出現試漏不合格工件。觀察座圈表面無法識別該問題缺陷，需要使用專門測量座圈角度的檢具可以鑒別出。座圈角度過大、過小或者波動太大，從而與氣門貼合產生縫隙。數控機床進給絲杠磨損、刀具（或主軸）跳動過大、座圈硬度不均勻、刀片出刀尺寸錯誤、刀片夾板松動、機床定位松動都會引發問題，需逐一排查;

⑤氣門、座圈之間有雜質（圖4（d）），產生縫隙。此缺陷引起的泄漏不連續發生。雜質成分一般是缸蓋鋁屑、座圈（或導管）鐵屑、托盤膠皮，種類可用顯微鏡鑒別。雜質往往一開始吸附在進、排氣腔或者油道中，隨空氣流動粘附到座圈密封區。如果此類缺陷經常發生說明缸蓋加工過程整體清潔度不好，可能是成品清洗機清洗能力不足、缸蓋成品托盤有雜質污染、缸蓋產品局部（導管、座圈、凸臺邊緣）有毛刺等因素導致，需要系統性排查整個加工過程，并制定長期措施。

3.2 座圈沒有與缸蓋底孔完全貼合

①缸蓋底孔表面有異物（圖4（e）），導致座圈壓裝不到位。該情況引起座圈泄漏的頻率極低，基本都是個例問題。異物一般是缸蓋鋁屑、托盤膠皮，可目測分辨。一旦出現此問題，可能是機床排屑噴嘴未對中或出液異常、缸蓋預清洗機清洗能力不好、壓裝機清潔度較差，需要加強缸蓋生產線日常清潔度管理。

②缸蓋底孔表面有刀痕。泄漏原理與上一條原因一致，往往會批量發生。拆下座圈后目測缸蓋底孔有反光凸起，用筆、指甲刮劃有觸感。直接原因為座圈底孔刀具崩刃所致，崩刃原因可參考座圈刀痕的崩刃原因。

③缸蓋底孔直徑過大，座圈與底孔由過盈配合變為過渡配合，壓裝后產生間隙。此情況發生概率極低，一般是加工底孔的刀具出刀直徑過大或刀具（主軸）跳動過大引起，需要進一步排查刀具、機床情況。

④壓裝機設備異常，壓裝座圈不到位。這種情況一般為批量、連續發生。潛在原因有：錯誤的壓裝位移補償、壓裝機定位裝置傳動偏移、壓裝機壓力監控誤判等。需將壓裝機停機進行檢查異常點，以及重新標定壓裝

位移。

4? 總結

以上列舉的為幾種座圈泄漏的常見因素，未涵蓋所有可能因素。但直接原因基本可以鎖定在座圈與氣門或座圈與缸蓋的密封區域出現縫隙，通過目視檢查以及專用檢具測量等探測手段能夠找到問題潛在原因并加以解決。經過長期現場經驗來看，如果將現場清潔度、有關刀具質量、座圈自身質量三大方面把控到位，可以杜絕絕大部分缸蓋座圈泄漏問題。

參考文獻：

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