曲轴磨损程度检查步骤和修复方法
摘要：柴油发电机在工作时，曲轴轴颈表面在承受很大的单位压力的同时且具有很高的滑动摩擦速度，轴颈散热效果较差，各轴颈表面极易遭受磨料磨损。因此，柴油发电机在大修时必须对曲轴进行检验，查明情况，并选择正确的修理或修复方法，以保证曲轴所要求的疲劳强度和耐磨性。
一、曲轴磨损程度的检查方法
1、初步检查（外观与基础检测）
（1）目视检查
① 重点区域：轴颈表面（尤其是连杆轴颈和主轴颈）、油孔边缘、过渡圆角处。
② 观察内容：划痕、拉伤、烧蚀（蓝紫色氧化痕迹）；剥落、点蚀（表面凹坑）；裂纹（需配合放大镜或探伤设备）。
（2）触感检查
用手触摸轴颈表面，感受是否有明显台阶感或粗糙区域。
表1 曲轴磨损程度分级标准
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磨损程度
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判定依据
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处理建议
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轻度磨损
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磨损量≤0.1mm，无裂纹，圆度≤0.005mm
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磨削修复+换轴瓦
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中度磨损
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磨损量0.1~0.3mm，局部点蚀
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电镀/热喷涂修复
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严重磨损
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磨损量＞0.3mm，裂纹或硬度显著下降
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激光熔覆/更换新轴
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2、尺寸精度检测
（1）直径测量
① 工具：外径千分尺（精度0.001mm）、数显游标卡尺。
② 方法：每个轴颈测量至少3个位置（两端和中部），取最小值作为磨损后直径。
③ 计算磨损量：磨损量=原设计直径−实测最小直径磨损量=原设计直径−实测最小直径
④ 判断标准：一般磨损极限为原直径的0.5%~1%（例如φ50mm轴颈极限磨损约0.25~0.5mm）。
（2）圆度与圆柱度检测
① 工具：圆度仪、V型块+千分表。
② 圆度：轴颈同一截面内最大与最小直径差的一半（要求≤0.005mm）。
③ 圆柱度：轴颈全长范围内最大与最小直径差（要求≤0.01mm）。
（3）轴向间隙检查
① 工具：塞尺或百分表。
② 方法：测量曲轴轴向窜动量（一般允许值≤0.15mm）。
3、形位公差检测
（1）弯曲度检测
① 工具：V型支撑架、百分表。
② 步骤：将曲轴两端主轴颈置于V型架上。用百分表测量中间主轴颈跳动量。
③ 标准：弯曲量≤0.05mm/m，超差需校正或报废。
④ 同轴度检测方法：使用激光对中仪或三坐标测量机，检查各轴颈中心线偏差。
4、表面硬度与材料完整性检测
（1）硬度测试
① 工具：洛氏硬度计（HRC）、维氏硬度计（HV）。
② 标准：未磨损区硬度参考原设计值（例如HRC 58-62）。磨损区硬度下降＞10%时，需修复或更换。
（2）裂纹与内部缺陷检测
① 磁粉探伤（MT）：适用于表面裂纹检测（灵敏度可达0.1mm深）。步骤：磁化曲轴→喷洒磁粉→紫外线灯下观察磁痕。
② 超声波探伤（UT）：检测内部裂纹或夹渣（深度＞2mm）。
③ 渗透探伤（PT）：用于非磁性材料（如部分铝合金曲轴）。
5、润滑系统关联检查
（1）油膜间隙测量
① 工具：塑料间隙规（Plastigauge）。
② 方法：将塑料条置于轴颈与轴瓦之间，按标准扭矩安装轴承盖并压扁塑料条。通过比对刻度读取油膜间隙（标准值一般为0.02~0.08mm）。
（2）润滑油道检查：使用内窥镜观察油孔是否堵塞，确保润滑油路通畅。
图1 曲轴变形数字模型图
图2 柴油机曲轴弯曲变形检查
二、曲轴修复方法
1、堆焊修复法
曲轴堆焊前，适当的预热可避免跨焊道的纵向裂纹和堆焊层气孔的产生，改善堆焊层与基体金属的熔合。预热时垂直吊放曲轴以免产生变形。预热温度一般为150℃~350℃。
选取φ1.6mm的50CrVA、30CrMnSiA或高碳钢丝，在NU—300振动堆焊设备上按以下工艺参数进行堆焊：堆焊速度，460~560mm/min；送丝速度，2mm/min；堆焊螺距，3.6~4mm/r；工作电压，21~23V；工作电流，150~180A。在堆焊时要注意以下几点：
① 为了防止曲轴圆角处应力集中，在距曲柄2~2.5mm处不堆焊；
② 在堆焊靠近圆角处开始或终了两圈焊道时不浇注冷却液；
③ 为了防止开始堆焊的地方有焊不透等缺陷，堆焊时应丛曲柄臂的前侧方向起焊且圆角处不焊。
④ 为避免曲轴变形，堆焊时先堆焊连杆轴颈，后堆焊主轴颈，且从中间向两边堆焊；
为了减小曲轴变形和消除内应力，堆焊后将其放在100℃~200℃的保温箱内保温1~2h，随炉冷却，然后钻通各油孔，并检查有无缺陷，必要时进行焊接修复。然后再磨削。
2、曲轴电弧喷涂修复法
热喷涂技术是近年来在柴油发电机组和设备维修中广泛应用的一项表面工程技术。它是将熔融状态的喷涂材料通过高速气流使其雾化喷射在零件表面，形成喷涂层的一种金属表面加工方法。目前，它已广泛地应用于制造各种功能性涂层和柴油发电机零部件的修复中。
待喷涂曲轴的清洗、检查、磨削方法与堆焊相同。为了使喷涂层与基体获得良好的结合，对待修复轴颈进行砂粗化处理，喷砂工艺参数为：喷砂压力取0.65MPa，喷砂角度85°，喷砂距离为180~200mm。然后堵塞油孔并用铜皮对所要喷涂轴颈的邻近轴颈进行遮蔽保护。
选用CMD—AS—1620电弧喷涂设备。先用镍—铝复合丝喷涂打底层。然后选用φ2mm的3Cr13喷涂丝进行电弧喷涂，喷涂工艺参数为：电压38～40V，电流110～130A，压缩空气压力0.65MPa。为获得致密的涂层，在喷涂时要连续喷涂，中间不应有较长时间的停顿，否则会影响结合强度。喷涂厚度一般以留出0.8~1mm的加工余量为宜。
喷涂后要检查喷涂层与轴颈基体是否结合紧密，如不够紧密，则除掉重喷。如检查合格，可对曲轴进行磨削加工。磨削进给量以0.05～0.10mm为宜。磨削后，用砂条对油道孔研磨，经清洗后将其浸入80～100℃的润滑油中煮8～10h，待润滑油充分渗入涂层后，即可装车使用。
3、曲轴手工电弧焊修复法
当曲轴主轴颈磨损严重时，可采用对称焊修的方法修复。其过程为：先将轴颈表面油污除净，再用錾子将轴颈周围打上麻坑；选用直径3～4mm的低碳钢焊条进行对称焊接，焊接电流为145~155A，焊后的轴颈尺寸比标准轴颈要大2～3mm，然后进行磨削加工至标准尺寸。
发生裂纹时，先用錾子开坡口，沿着裂纹表面开U形坡口，坡口深度以看不见裂纹为宜，宽度为13～14mm，焊前先用氧—乙炔焰预热焊接部位到400℃，然后进行对称焊接。焊后要钻通油道，凿修平整，然后磨削加工至标准尺寸。
起动螺纹损伤可用加大螺纹孔的方法修复，应注意切勿损伤螺纹孔倒角：
（1）若曲轴后端凸缘端面或外圆柱面对主轴颈中心线圆跳动超差，可用车削端面或柱面方法消除；凸缘盘上连接飞轮的螺栓孔磨损，可用扩孔后加大固定螺栓方法修复。
（2）若凸缘盘上安装变速器第一轴的前轴承的承孔对主轴线径向圆跳动超差，用镶套修复法修理。
总结：
曲轴是柴油机里的关键部件，承受很大的交变载荷，所以磨损一般出现在轴颈、油封接触面或者连杆轴颈这些地方。曲轴磨损程度的检查是判断其是否需要修复或更换的关键步骤，需结合外观、尺寸精度、形位公差及材料完整性进行综合评估，而常见的修复方法包括磨削加工、电镀、热喷涂、激光熔覆，还有冷焊和金属填充之类。通过系统化检测，可精准评估曲轴状态，避免因误判导致发动机运行异常或二次损坏。
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