活塞的检查与修复方法
丁磊
活塞的主要作用是承受气缸中高温高压气体产生的膨胀力，并将此压力通过活塞销传给连杆，以推动曲轴旋转。同时活塞顶部还与气缸盖、气缸壁组成燃烧室。活塞是柴油机的主要运动机件之一，工作时承受很大的机械应力和热应力。活塞的主要损坏形式有外圆表面及环槽的磨损、裂纹和破裂，顶部烧蚀。
一、活塞外表面磨损的检修
1. 活塞外表面磨损部位与测量
活塞裙部外表面磨损后，裙部直径减小，活塞与气缸的间隙增大；横截面产生圆度误差、纵截面产生圆柱度误差，这些都直接影响活塞的工作性能和柴油机的功率。用外径千分尺、游标卡尺测量活塞的上部、中部和裙部的外径，有减磨环的还要测每道环的外径。测量每一测量点的横截面上互相垂直的两个直径：首尾方向和左右舷方向。将测量值记录在表格中，计算出每个横截面的圆度、纵截面的圆柱度，以其中最大值与说明书或标准比较，以确定活塞的磨损程度。
2．活塞外表面磨损的修复
磨损不严重时，光车裙部外圆，消除几何误差，满足活塞—缸套间隙的可继续使用。否则按材料处理：铝活塞换新；铸铁活塞热喷涂、镀铁恢复尺寸；铸钢活塞镀铁、堆焊恢复尺寸；减磨环过度磨损、严重拉伤或松动时应换新。
二、活塞环槽磨损的检修
1．活塞环槽磨损的原因
主要是由于环在环槽中相对运动：往复、径向、回转和扭曲；其次是进气中灰尘硬粒、燃气中的炭粒，特别燃用重油，炭粒更大更坚硬；燃烧室高温使活塞头和环槽变形，材料性能下降，环与环槽之间的油膜破坏，环槽磨损更加严重。
环槽磨损使其与环的配合间隙增大，活塞环的密封性下降，产生漏气、压缩压力和爆发压力降低和进入环背面燃气增多，高压燃气将环压向缸壁致使环容易折断。环槽磨损使环槽截面形状由矩形变为梯形或出现磨台，且以第一、二道环槽为重为快，一般活塞环槽的磨损量在0.01 mm／kh以内为正常磨损。
2．环槽磨损的测量与修复
环槽磨损情况是通过样板和塞尺测量环槽高度的变化来确定。样板是以新环环槽高度为准制作的，也可以用一只新环作样板。测量时，将样板水平插入环槽并紧贴环槽下端面，用塞尺测量环与环槽上端面之间的距离，即配合间隙，称为平面间隙。测量值与说明书或标准比较。当超过极限值时，说明环槽磨损严重，应予以修复。根据具体情况可选用以下方法：
（1）光车或磨削环槽端面，依此修理尺寸配以相应加大尺寸的活塞环，保证平面间隙符合要求。采用此法时应考虑到环槽加大将使槽脊厚度减小、强度降低。为了不使槽脊过分减薄，要求槽脊减薄量不得超过原槽脊设计厚度的20％～25％。另外，要求同一活塞上不得有两个环糟采用此法修理。因为各环槽的修理尺寸不同，新配活塞环尺寸不同，同一活塞上有多种规格的活塞环将给备件供应和管理带来麻烦。
（2）环槽镶垫环。低速柴油机钢制活塞的环槽端面严重磨损可用镶垫环修理：首先光车环槽端面消除几何形状误差，然后在环槽下端面上镶耐磨垫环，使环槽恢复原始高度尺寸和恢复与环的配合间隙。垫环采用焊接工艺焊于环槽下端面上形成永久性连接，称为镶死环法，此法连接牢固，使用中不会脱落，但垫环磨损后难于修理；采用过盈配合将环镶于环槽端面上，称为镶活环法，由于环不固死在端面上便于再度磨损后更换，但也易于松动脱落到缸内引起事故。
三、活塞裂纹的检修
1．活塞头触火面裂纹
活塞头部触火面裂纹一般指在活塞顶面产生的径向或周向裂纹、起吊孔边缘裂纹及第一道环槽根部裂纹。
活塞头部裂纹主要是热应力引起的，同时还有机械应力的作用。柴油机运转时，活塞顶部温度分布不均，顶部中央或边缘温度最高。在正常工作条件下，活塞头部各处存在着温差应力和高压燃气作用的机械应力等，而且这些应力又都是周期性的；当喷油定时不正、燃油雾化不良或火焰直接触及活塞顶面就会造成局部过热，引起热应力；当柴油机超负荷运转或活塞顶部冷却不充分也会引起热应力。因此一旦柴油机频繁启动、停车就会在活塞头部产生热疲劳裂纹。活塞顶面的起吊孔和环槽根部等处都存在应力集中而产生裂纹。
活塞顶面冷却不充分是水冷活塞冷却侧结垢严重或油冷活塞顶面积碳严重的结果，都会使活塞散热不良引起局部过热，导致裂纹。通常，结垢层或积碳层厚度超过0.5 mm时，就会使因过热产生裂纹的可能性急剧增加。所以，柴油机应定期吊缸检修、保养，防止裂纹产生。
2．活塞冷却侧裂纹
筒状活塞的活塞销座、顶部冷却侧产生裂纹很多见，主要是由于机械应力过大引起。活塞顶部裂纹较轻时可采用焊补或钢活塞顶部局部更换；活塞环槽根部裂纹、活塞上穿透性裂纹及冷却侧裂纹因无法修复时应换新活塞。
四、活塞的选配原则
1．换用新活塞，同时选配新的活塞环和活塞销。
2．同一台发动机，应选用同一厂牌的同一尺寸组的活塞，以使其材质、性能和尺寸一致。
3．同一台发动机，同一组活塞直径差不能大于0.025 mm，质量差不得超过活塞平均质量的2%。
4．活塞的选配应以气缸修理尺寸为依据，即选用与气缸同级修理尺寸的活塞，加大直径数字刻在活塞顶部，以便识别和选配。（02）
活塞的主要作用是承受气缸中高温高压气体产生的膨胀力，并将此压力通过活塞销传给连杆，以推动曲轴旋转。同时活塞顶部还与气缸盖、气缸壁组成燃烧室。活塞是柴油机的主要运动机件之一，工作时承受很大的机械应力和热应力。活塞的主要损坏形式有外圆表面及环槽的磨损、裂纹和破裂，顶部烧蚀。
一、活塞外表面磨损的检修
1. 活塞外表面磨损部位与测量
活塞裙部外表面磨损后，裙部直径减小，活塞与气缸的间隙增大；横截面产生圆度误差、纵截面产生圆柱度误差，这些都直接影响活塞的工作性能和柴油机的功率。用外径千分尺、游标卡尺测量活塞的上部、中部和裙部的外径，有减磨环的还要测每道环的外径。测量每一测量点的横截面上互相垂直的两个直径：首尾方向和左右舷方向。将测量值记录在表格中，计算出每个横截面的圆度、纵截面的圆柱度，以其中最大值与说明书或标准比较，以确定活塞的磨损程度。
2．活塞外表面磨损的修复
磨损不严重时，光车裙部外圆，消除几何误差，满足活塞—缸套间隙的可继续使用。否则按材料处理：铝活塞换新；铸铁活塞热喷涂、镀铁恢复尺寸；铸钢活塞镀铁、堆焊恢复尺寸；减磨环过度磨损、严重拉伤或松动时应换新。
二、活塞环槽磨损的检修
1．活塞环槽磨损的原因
主要是由于环在环槽中相对运动：往复、径向、回转和扭曲；其次是进气中灰尘硬粒、燃气中的炭粒，特别燃用重油，炭粒更大更坚硬；燃烧室高温使活塞头和环槽变形，材料性能下降，环与环槽之间的油膜破坏，环槽磨损更加严重。
环槽磨损使其与环的配合间隙增大，活塞环的密封性下降，产生漏气、压缩压力和爆发压力降低和进入环背面燃气增多，高压燃气将环压向缸壁致使环容易折断。环槽磨损使环槽截面形状由矩形变为梯形或出现磨台，且以第一、二道环槽为重为快，一般活塞环槽的磨损量在0.01 mm／kh以内为正常磨损。
2．环槽磨损的测量与修复
环槽磨损情况是通过样板和塞尺测量环槽高度的变化来确定。样板是以新环环槽高度为准制作的，也可以用一只新环作样板。测量时，将样板水平插入环槽并紧贴环槽下端面，用塞尺测量环与环槽上端面之间的距离，即配合间隙，称为平面间隙。测量值与说明书或标准比较。当超过极限值时，说明环槽磨损严重，应予以修复。根据具体情况可选用以下方法：
（1）光车或磨削环槽端面，依此修理尺寸配以相应加大尺寸的活塞环，保证平面间隙符合要求。采用此法时应考虑到环槽加大将使槽脊厚度减小、强度降低。为了不使槽脊过分减薄，要求槽脊减薄量不得超过原槽脊设计厚度的20％～25％。另外，要求同一活塞上不得有两个环糟采用此法修理。因为各环槽的修理尺寸不同，新配活塞环尺寸不同，同一活塞上有多种规格的活塞环将给备件供应和管理带来麻烦。
（2）环槽镶垫环。低速柴油机钢制活塞的环槽端面严重磨损可用镶垫环修理：首先光车环槽端面消除几何形状误差，然后在环槽下端面上镶耐磨垫环，使环槽恢复原始高度尺寸和恢复与环的配合间隙。垫环采用焊接工艺焊于环槽下端面上形成永久性连接，称为镶死环法，此法连接牢固，使用中不会脱落，但垫环磨损后难于修理；采用过盈配合将环镶于环槽端面上，称为镶活环法，由于环不固死在端面上便于再度磨损后更换，但也易于松动脱落到缸内引起事故。
三、活塞裂纹的检修
1．活塞头触火面裂纹
活塞头部触火面裂纹一般指在活塞顶面产生的径向或周向裂纹、起吊孔边缘裂纹及第一道环槽根部裂纹。
活塞头部裂纹主要是热应力引起的，同时还有机械应力的作用。柴油机运转时，活塞顶部温度分布不均，顶部中央或边缘温度最高。在正常工作条件下，活塞头部各处存在着温差应力和高压燃气作用的机械应力等，而且这些应力又都是周期性的；当喷油定时不正、燃油雾化不良或火焰直接触及活塞顶面就会造成局部过热，引起热应力；当柴油机超负荷运转或活塞顶部冷却不充分也会引起热应力。因此一旦柴油机频繁启动、停车就会在活塞头部产生热疲劳裂纹。活塞顶面的起吊孔和环槽根部等处都存在应力集中而产生裂纹。
活塞顶面冷却不充分是水冷活塞冷却侧结垢严重或油冷活塞顶面积碳严重的结果，都会使活塞散热不良引起局部过热，导致裂纹。通常，结垢层或积碳层厚度超过0.5 mm时，就会使因过热产生裂纹的可能性急剧增加。所以，柴油机应定期吊缸检修、保养，防止裂纹产生。
2．活塞冷却侧裂纹
筒状活塞的活塞销座、顶部冷却侧产生裂纹很多见，主要是由于机械应力过大引起。活塞顶部裂纹较轻时可采用焊补或钢活塞顶部局部更换；活塞环槽根部裂纹、活塞上穿透性裂纹及冷却侧裂纹因无法修复时应换新活塞。
四、活塞的选配原则
1．换用新活塞，同时选配新的活塞环和活塞销。
2．同一台发动机，应选用同一厂牌的同一尺寸组的活塞，以使其材质、性能和尺寸一致。
3．同一台发动机，同一组活塞直径差不能大于0.025 mm，质量差不得超过活塞平均质量的2%。
4．活塞的选配应以气缸修理尺寸为依据，即选用与气缸同级修理尺寸的活塞，加大直径数字刻在活塞顶部，以便识别和选配。（02）
