河南省中原内配股份有限公司
Henan Zhongyuan Engine Fittings Stock Co.,Ltd .
气缸套技术发展动
向及失效模式
CONTENTS
钒钛合金铸铁
铜铬合金铸铁钼镍铜合金铸铁
磷合金铸铁
钢质
蠕墨铸铁
等温淬火贝氏体
硼合金铸铁
材质种类◇气缸套材料呈现●
硼合金铸铁
--硼合金铸铁--硼铜合金铸铁--高鹏铜合金铸铁●磷合金铸铁--中磷合金铸铁
◇发动机对气缸套材料选择主要考虑材料强度、硬度、耐磨性、抗蚀性和经济性五个方面来考虑。
◇根据地域不同也呈现出不同的选用趋势：
区域材料
●极高的耐磨性
气缸套表面QPQ
●极好的抗蚀性
气缸套表面QPQ
耐磨性、耐蚀性氮化物层。
工艺：采用激光淬火或等离子束磨性能。
表面硬度不低于
●采用高频淬火感应器对缸套进行表面淬火，淬火深度在，缸套耐磨性大幅提高。
●通过气体氮化处理，能显著地提高缸套的疲劳强度、耐磨性和耐腐蚀性●成品外观呈现均匀的银灰色
在高能量激光束的照射下，使基体
要加入的合金元素同时快速熔化、混合，形成厚度为
的表面合金化层，合金化层因具有高于基材的某些性能，所以达到表面改性处理的目的。
激光表面合金化工艺的最大特点，是仅在熔化区和很小的影响区内发生着成分、组织和性能的变化，对基体的
平台珩磨20世纪80年代后平台珩磨20世纪80年代后普通珩磨20世纪70～80年代普通珩磨20世纪70～80年代镜面珩磨20世纪70年代之前
镜面珩磨20世纪70年代之前DIN4776-1990
DIN4776-1990JB/T9768-1999
JB/T9768-1999ZBJ92011-1989
ZBJ92011-1989珩磨技术发展
网纹评价标准的提升展
油耗
使用后的表面
纹理
传统珩磨表面纹理
平台珩磨使用后的表面纹理
R z = 19,37 µm R R k = 6,76 µm R pk = 5,27µm R vk
= 3,48 µm
粗珩后的内孔表面
平顶珩的内孔表面
精珩后的内孔表面
R z = 14,65 µm R
平台网纹关键参数解析
●简约峰高（峰顶的降低）RPK ●粗糙度核心轮廓深度（中心峰谷高度）RK ●简约谷深（谷底的降低）Rvk ●轮廓支撑长度率（金属材料率）Mr1 ●轮廓支撑长度率（金属材料率）Mr2 ●网纹交角α：
平台网纹关键参数解析
决定砂条的粒度
Rz/ Rvk
其大小与拉网珩磨压力和平顶珩的珩磨压力以 及平顶珩的设置时间有关
决定砂条的浓度
Rk/Mr2 与平顶珩的珩磨涨紧压力、平顶珩的设置时间
有关
市场采用的网纹标准
激光珩磨
GB/T 9768 德国标准
滑珩标准
法国标准
韩国标准 日本标准
美国标准
激光加工出的油槽和表面储油量 • 准确定义的储油槽和表面润滑油量 • 优化的润滑质量 • 保障摩擦特性
结果： • 减少润滑油消耗 • 减少摩擦损失 (磨损， 马力， 燃料消耗)
光束的引导 beam guidance
气化物
激光光束
熔化的细微颗 粒
熔化层 热扩散区
激光珩磨
滑动螺伞珩磨
◇滑动螺伞珩磨网纹的特点
●在原有平台珩磨网纹加工的基础上，进一步优化平顶珩磨工步的加工质量和工艺，细化网纹顶部的储 油和承载能力。
●与其他标准相比，沟槽浅而密，储油油膜薄而均匀。
●磨合期短，理论油耗低，适合Euro Ⅳ以上机型。
网纹的选用原则
网纹的选用原则 ■ 既要考虑排放的要求，又要考
虑实际工况的影响。
■ 对于农用机械或重负荷机械，
应增加缸套内孔表面的储油量， 防止拉缸的产生。
■ 对于工况较好的机械，可适当 减少缸套内孔表面的储油量， 获得最佳的燃油经济性。
排放级别 采用标准
Euro 2
GB/T9768
Euro 3
DIN4776
Euro 4
DIN4776/日标/滑珩
Abbott-fire.stone曲线走势对比
网纹的选用原则
Euro 5 Euro 4
Euro 3
Euro Ⅰ-Ⅱ
Euro Ⅲ-Ⅴ
◇不同排放级别使用网纹标准主要区别
●排放标准越高，Rpk值越低，磨合期越短。
●排放标准越高，Rk、Rvk值越低，油膜越薄，越均匀，理论油耗越低。
4 Part
气 缸
第四部分 气缸套失效模式及分析
套
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1. 穴蚀
1
气缸套失效模式
3
3. 掉台
2. 早磨
2
5. 拉缸
4
◇气缸套主要的失效模式
气缸套失效模式及分析-穴蚀
◇形成机理：柴油机工作时，水套内的冷却水在活塞侧压力的作用下高频振动，冷却水
中的气体或空气均以气泡的形式被分离出来；当压力升高并达到一定值时，这些气泡发生 崩溃（爆破）而产生强大的压力波，猛烈冲击和剥蚀缸套。
这一过程反复进行，使缸套产 生疲劳剥落，从而开成蜂窝状的小孔，小孔扩大、加深，直至破坏和穿透。
◇发生部位：气缸套外圆表面上，一般集中在柴油机左右侧方向，特别是承受侧推力最
大一侧的偏上方；冷却水进口、水流转向处和水腔狭窄处对应的缸壁；缸套下部密封圈附 近缸壁。
穴蚀小孔呈蜂窝状或呈分散状。
◇预防措施：
●减少气缸套振动
1、减少活塞与气缸间的间隙。
2、采用长的活塞裙部导向均布侧压，减少冲击和气缸套的弯曲变形。
3、提高缸套的刚度。
4、选择适当的缸套与气缸体间的配合结构与间隙。
◇形成原因：
①磨合不到位提前投入使用。
②长期超负荷运行或怠速运行，润滑不好。
③提前供油或轰油门，燃油与空气比例失调，燃烧不完全，产生积碳。
④频繁起动，供油不足，产生干或半干摩擦，加速缸套磨损。
⑤使用EGR时，气缸里产生酸性物质，腐蚀磨损缸孔。
◇预防措施：
1、新装或新修发动机必须经过严格的磨合试运转。
2、定期检查保养三滤。
3、定期更换机油，清洗油底壳及润滑油路。
4、严禁先起动后加水，否则易使气缸骤冷而裂损。
5、经常保持发动机正常工作温度，不易过高，防止机油变。
◇形成原因：
●气缸套材质强度达不到或材料脆性大。
●气缸套和机体加工误差方面的原因：
①气缸套支承肩下端面退刀槽底处过渡圆弧
②缸套装配后凸出高超差。
③气缸套“支承肩”
◇形成原因：
●使用不当：
①气缸衬垫缸孔径小，压住了气缸套挡焰凸环上端面。
②选用的气缸垫厚度不符合原厂要求，不能保证缸垫高出缸套挡焰凸环上端面。
③当用户使用的燃油质量相当差，含杂质较多时，内燃机在工作时产生大量的积碳，积碳填满了活塞环槽和环开口处，在这种情况下，内燃机工作时，突然加大功率，活塞环急
◇预防措施：
1、在气缸套的材质方面，确保缸套材料性能选择符合发动机工况，通过严格制造过程降低材料脆性。
2、提高加工精度，气缸套的支承肩上、下端面、及上、下腰带外圆实现一次装夹一次加工。
3、加工气缸套支承肩处退刀槽所用刀具刃磨后的圆弧
◇形成原因：
拉缸往往是由几种因素共同影响的结果：
●活塞组方面的原因
1. 活塞环间隙过小：如果活塞环的开口间隙、边间隙或背间隙过小，发动作时活塞环受热膨胀卡死，很容易产生拉缸。
2. 活塞销窜出：
易拉伤气缸内壁，造成气缸窜气至曲轴箱。
◇形成原因：
拉缸往往是由几种因素共同影响的结果：
1. 气缸套的圆度、圆柱度公差超出允许的范围
缸内的高温气体下窜，破坏活塞与气缸壁之间的油膜
2. 气缸套在装配过程中产生变形引起拉缸。
3.珩磨网纹过细，油膜过薄。
◇预防措施：
1. 对新机和新修机，一定要先经过磨合
低到高，负荷从小到大的原则，认真按磨合规程操作，然后才能投入正式的负荷运转。
2. 按照使用说明书的规定。