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摘 要：分析了修复缸套的几种方法，认为复合铸造法是最好的方法，并简单介绍了用该方法修复缸套的初步试验结果。
关键词：缸套修复； 复合铸造； 保护剂
中图分类号：TG249.9 文献标识码：A
文章编号：1001-3814(2000)01-0034-02
Renovating Cylinder Muff on Great Marine Diesel Engine by Compound Foundry
YANG Si-yi，ZHANG Yong, YU Mao-jun, LUAN Zhen-tao，XING Zi-cong
（Department of Mechanical Engineering,Shandong Institute of Technology）
Abstract：Several methods of renovating cylinder muff are analysed.It is thought that compound foundry is the best method.It is simply introduced the initial testing result of renovating cylinder muff by compound foundry.
Key words：renovation of cylinder muff; compound foundry; protective agent ▲
1 引言
远洋运输船用柴油机缸套的尺寸和质量较大，构造复杂(如图1所示)，且材料中含有铬、铜、镍等多种贵重金属，制造成本较高。一般内表面要求具有较高的硬度和耐磨性，虽经表面处理可延长缸套的使用寿命，但最终还要因缸径扩展而报废。当缸套内径超过最大允许磨损极限(通常为缸径的0.125%～0.5%)时，会导致柴油机平均有效压力下降，油耗增加；另外缸体还易产生龟裂，致使强度下降，如不采取修复措施，缸套就不能再继续使用。
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图1 远洋运输船用柴油机缸套示意图
1-水冷孔；2-注油孔；3-注油槽；4-排气孔；5-扫气孔
我国远洋运输公司每年有许多柴油机缸套报废，这些缸套系国外生产的专利产品，进口价格较高，更换新缸套费用很大。对于已经磨损而报废的缸套，能否在投入不大的前提下，通过一定的工艺措施使其恢复原来的性能，以充分利用其潜在价值，从而达到减少进口、降低设备成本的目的，是摆在我们面前的重要课题。
2 缸套修复方法的分析
对于内径已磨损的缸套，常用的修复措施仅仅是缸径镗大，并更换相应尺寸的活塞环的方法，或如果缸套磨损还没有超过必须修理的数值，将缸套转90°方向安装，再更换一副加大的活塞环，继续使用。显然，这两种方法对缸套的修复程度是有限的。
为寻找更好的修复方法，我们查阅了大量资料并进行了调研。通过调研我们了解到，在修复缸套损伤的措施里面，电镀及等离子喷涂等方法可以起到增加缸套厚度的作用，但这两种方法增加的厚度有限。比如电镀层厚度最大仅0.5 mm，不能达到1 mm以上，且电镀的设备投资较大；等离子喷涂方法，其喷涂厚度也只在0.25 mm左右，且设备投资大，修复成本高，喷涂层结合也不牢固，易剥落，所以这种方法也不能选用。
铸造技术中，有一种双金属铸造工艺。双金属铸造是将两种不同材质的金属复合铸造到一起，获得具有两种金属的力学性能的复合铸件。其中最常见的是双液双金属铸造，即先浇注一种高熔点金属，待其稍加凝固后，再浇注另一种低熔点金属，所获得的两种金属界面是冶金结合，一般比较牢固，这种工艺方法在我国已有应用。
另一种双金属铸造办法是，将一种固态金属先行预热，再浇注上另一种新金属，使两者结合在一起，可用保护剂来防止金属预热过程中的氧化。这种方法在俄罗斯、日本和我国的文献中已见报道，但多见于实验室中，仅对一些容易预热的小型铸件进行了研究。这种复合铸造办法属于熔点不同的双金属铸造，母体金属的预热温度可超过新金属的熔点，易于实现冶金结合。
对于类似于本课题中所涉及缸套修复问题，系材质相近、金属熔点相近并且铸件外廓尺寸较大的复合铸造问题，目前未见报道。能实现大尺寸、大结合面的复合铸造，并能解决相近材质金属间的结合问题，是我们研究的主要内容。
铸造方法的技术关键是控制母体金属预热温度和金属液的浇注温度，并能有效防止母体金属在预热过程中的氧化。这种方法可通过原子扩散达到两者冶金结合的目的。铸造法可分为砂型铸造法和离心铸造法。离心铸造法因设备投入太大，不便于修复大尺寸缸套，在此不作过多介绍。
初步试验表明，铸造方法可以实现新旧金属的牢固结合，在缸套内壁上所铸造新金属的厚度可控制在数毫米至数十毫米之内，并且所铸造上的新金属材质性能可保证满足缸套的使用要求。
3 复合铸造法修复缸套初步试验
将已报废的缸套内壁切去5～10 mm，再涂上一层防氧化保护剂。设计制造一种井式加热炉，将涂有保护剂的缸套置于炉中，在缸套中间放上型芯，顶部安放雨淋浇口，其铸型装配如图2所示。当加热炉加热到一定温度时，将熔化好的铁水浇入缸套与型芯形成的型腔中。凝固后去除型芯，即得到修复好的缸套。在此过程中须保证加热均匀，且达到足够高的温度。保护剂的配制要有良好的防止氧化作用，且在高温时能熔化去除。
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图2 合型装配图
修复好的缸套形状完整，无明显变形。经切削加工发现，新旧金属之间结合牢固，内外层无间隙，未出现松动现象。由于冷速较慢，浇注的新金属晶粒较粗大，因此缸套内壁硬度较低，尚需采取措施进行改善。
4 结论
综上所述，可以肯定，用复合铸造法修复缸套是可行的，修复的缸套可以具备原有缸套的性能，修复一只旧缸套的成本仅为新缸套价格的1/3，由此可带来巨大的经济效益和良好的社会效益。■
作者简介：杨思一(1962-)，男，教授，硕士，从事过泡沫金属材料、铸造合金熔炼和复合铸造技术的研究，获国家发明奖1项、省部级科技进步奖2项。
作者单位：杨思一（山东工程学院 机械工程系，山东 淄博 255012）
张勇（山东工程学院 机械工程系，山东 淄博 255012）
于茂军（山东工程学院 机械工程系，山东 淄博 255012）
栾振涛（山东工程学院 机械工程系，山东 淄博 255012）
邢自聪（山东工程学院 机械工程系，山东 淄博 255012） | 
