气缸套基本知识及失效模式分析

散热功能
●通过缸壁向周围的冷却介质
（空气或水）传递热量，以保 空气或水）传递热量， 证适宜的工作温度。 证适宜的工作温度。
●燃料燃烧产生的部分热量直
接由缸套带走。活塞约70%的热 接由缸套带走。活塞约70%的热 70% 量是通过活塞环端面、 量是通过活塞环端面、外圆导 入缸套，缸套传给冷却介质 入缸套，缸套传给冷却介质。 各道环 导热量
气缸套基本知识及失效模 式分析
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目 录
气缸套基本知识
气缸套失效模式分析
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1 第一部分
Part
气缸套基本知识
产品概述 产品功能 产品分类 产品用途 产品结构 注意事项
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气缸套基本知识—产品概述 气缸套基本知识 产品概述
气缸套失效模式分析—穴蚀 气缸套失效模式分析 穴蚀
气缸套的穴蚀
故障现象： 故障现象：穴蚀是指柴油机湿式缸套外壁 与冷却液接触的表面被破坏成一些针状的 孔洞，这些孔洞逐渐扩大、加深，最后形 成深孔或裂纹；孔洞一般很清洁，没有腐 蚀生成物。严重时可以穿透气缸壁，造成 气缸漏水等严重事故。
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湿式气缸套
干式气缸套
缸 套
1.主要用于全铝发动机 铸入式气缸套 2.缸套通过重力或压力铸造方式与铝 （铝包容气缸套） 机体结合为一体 3.一般为半成品，压铸后珩磨
风冷缸套
1.主要用于摩托车发动机 2.散热片分布在缸套外圆表面，通过 空气进行冷却 3.气缸套为铸铁或铝质材料
气缸套基本知识—气缸套与缸体 气缸套基本知识 气缸套与缸体
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气缸套基本知识—产品分类 气缸套基本知识 产品分类
1.缸套通过水道与发动机冷却水直接 接触 2.通过支撑肩上下端面进行轴向定位 3.通过上下环带进行径向定位，与机 体为间隙配合 1.缸套本身不与冷却水直接接触，冷 却水道在机体内部 2.通过支撑肩上下端面进行轴向定位 3.通过外圆进行径向定位，与机体为 过渡/过盈配合
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气缸套失效模式分析—异常早磨 气缸套失效模式分析 异常早磨
气缸套上部积碳
气缸套上部产生台阶, 气缸套上部产生台阶, 未达到预期寿命
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气缸套失效模式分析—异常早磨 气缸套失效模式分析 异常早磨
◇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。 ⑥空气滤清器问题或机油老化，导致磨 粒磨损或润滑作用降低。 ⑦连杆弯曲、扭曲、各配合零件松旷或 过紧产生机械磨损。 ⑧气缸套材质问题。
发生部位： ◇发生部位：活塞环上止点位置
气缸套失效模式分析—异常早磨 气缸套失效模式分析 异常早磨
◇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。 6、起动发动机时必须进行预润滑，防治干磨擦和半干磨擦。 7、起动发动机后预热一段时间，机温达40℃起步，60℃正式投入作业。 8、禁止发动机长期急速运转，或频繁启动，以防止燃油与空气混合不均匀，燃烧不 完全，产生积炭，加剧了气缸磨损。 9、严禁轰油门，否则不仅会引起连杆、曲轴变形，甚至曲轴折断，而且会燃烧不完 全。 10、严禁带病作业。。 11、选择合理的符合发动机工况的气缸套与活塞配副。
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气缸套基本知识—产品模拟工况 气缸套基本知识 产品模拟工况
压缩空气 燃油 进气
气缸套
(Cylinder Linபைடு நூலகம்r)
废气
进气
压缩
排气
喷油燃烧
压力
温度
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气缸套基本知识—产品功能 气缸套基本知识 产品功能
密 导 导
5 1 2 3
4
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气缸套基本知识—注意事项 气缸套基本知识 注意事项 干式气缸套使用注意事项
1.彻底清除缸体承孔表面的污垢和杂质，检查承孔应无裂纹、拉伤、 1.彻底清除缸体承孔表面的污垢和杂质，检查承孔应无裂纹、拉伤、横向台阶和锈 彻底清除缸体承孔表面的污垢和杂质 蚀，承孔止口处平整完好无缺陷，否则应修理或更换新缸体。 承孔止口处平整完好无缺陷，否则应修理或更换新缸体。 清洗缸套，除去尘埃和油污，检查缸套应无裂纹、内壁应无台阶，无拉伤、 2. 清洗缸套，除去尘埃和油污，检查缸套应无裂纹、内壁应无台阶，无拉伤、严重 烧烛等，外壁应无拉伤、锈蚀，否则应更换气缸套。 烧烛等，外壁应无拉伤、锈蚀，否则应更换气缸套。 3.将气缸套装于缸体承孔中。一般缸套放入缸体承孔摆正后，不能自行下落， 3.将气缸套装于缸体承孔中。一般缸套放入缸体承孔摆正后，不能自行下落，应用 将气缸套装于缸体承孔中 双手（对开）或专用工具稍微用力，很平稳的缓缓压入。如遇有压入困难时，不可粗 双手（对开）或专用工具稍微用力，很平稳的缓缓压入。如遇有压入困难时， 暴的强行压进去，以防缸套变形或破裂，应对缸套及承孔进行仔细检查， 暴的强行压进去，以防缸套变形或破裂，应对缸套及承孔进行仔细检查，清理毛刺或 磕碰点，直到正常压入为止。必要时，用杠杆或压板，将气缸套压入承孔中。 磕碰点，直到正常压入为止。必要时，用杠杆或压板，将气缸套压入承孔中。 缸套压入到位后，应对缸套支承肩上端高出缸体上平面的高度进行检查， 4. 缸套压入到位后，应对缸套支承肩上端高出缸体上平面的高度进行检查，确保 其突出量，符合装配要求。 其突出量，符合装配要求。 5.用内径量表在缸套内孔上、 下三个横断面测量内孔尺寸，应无变形， 5.用内径量表在缸套内孔上、中、下三个横断面测量内孔尺寸，应无变形，否则应 用内径量表在缸套内孔上 重新装配。 重新装配。
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气缸套基本知识—产品结构说明 气缸套基本知识 产品结构说明
干式气缸套各主要部位的功能
凸台：减少燃气对气缸垫的直接冲击， 1. 凸台：减少燃气对气缸垫的直接冲击，保 护气缸垫免遭烧蚀。 护气缸垫免遭烧蚀。 支承肩：为缸套提供轴向定位。 2. 支承肩：为缸套提供轴向定位。 退刀槽： 3. 退刀槽：为加工外圆和支承肩下端面提供 避让空间并减少支承肩处的集中应力。 避让空间并减少支承肩处的集中应力。 外圆：与缸体孔直接接触， 4. 外圆：与缸体孔直接接触，将气缸中绝大 部分废热直接传递给缸体， 部分废热直接传递给缸体，以保证发动机 的正常工作温度。 的正常工作温度。 内孔：缸套的工作面。 5. 内孔：缸套的工作面。
气缸套失效模式分析—穴蚀 气缸套失效模式分析 穴蚀 形成机理： ◇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 发生部位： 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。
气缸套：镶嵌在内燃机缸体中的筒形零件，它与活塞、活塞环共同组成气缸组件， 气缸套：镶嵌在内燃机缸体中的筒形零件，它与活塞、活塞环共同组成气缸组件， 将气缸中燃料燃烧产生的压力通过曲柄连杆机构转化成机械能做功， 将气缸中燃料燃烧产生的压力通过曲柄连杆机构转化成机械能做功，是发动机中工 作条件最恶劣的关键零件之一。 作条件最恶劣的关键零件之一。 二十世纪，英国最早设计制造了气缸套与机体分开的柴油机，尔后演变成了缸套。 二十世纪，英国最早设计制造了气缸套与机体分开的柴油机，尔后演变成了缸套。 气缸套的性能直接影响着内燃机的动力性、可靠性、经济性、排放等技术要求。 气缸套的性能直接影响着内燃机的动力性、可靠性、经济性、排放等技术要求。 广泛应用于汽车、摩托车、工程建筑 广泛应用于汽车、摩托车、 机械、农业机械、园林机械、船舶、 机械、农业机械、园林机械、船舶、 铁道内燃机车、发电设备、 铁道内燃机车、发电设备、军用机 械等动力系统。 械等动力系统。
湿式缸套
气缸套基本知识—产品用途 气缸套基本知识 产品用途
船舶发动机
其 它 用 途 缸 套
小型通用机械发动机
车用空气压缩
摩托车发动机
气缸套基本知识—产品结构说明 气缸套基本知识 产品结构说明 湿式气缸套各主要部位的功能
凸台：减少燃气对气缸垫的直接冲击， 1. 凸台：减少燃气对气缸垫的直接冲击，保护 气缸垫免遭烧蚀。 气缸垫免遭烧蚀。 下腰带：为缸套提供径向定位。 2. 上、下腰带：为缸套提供径向定位。 水套壁：与冷却水直接接触， 3. 水套壁：与冷却水直接接触，将气缸中绝大 部分废热直接传递给冷水， 部分废热直接传递给冷水，以保证发动机的 正常工作温度。 正常工作温度。 支承肩：为缸套提供轴向定位。 4. 支承肩：为缸套提供轴向定位。 封水圈槽：为安装封水圈提供空间。 5. 封水圈槽：为安装封水圈提供空间。 退刀槽： 6. 退刀槽：为加工上腰带和支承肩下端面提供 避让空间并减少支承肩处的集中应力。 避让空间并减少支承肩处的集中应力。 内孔：缸套的工作面。 7. 内孔：缸套的工作面。
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促进珠光体的形成并妨碍石墨化的作用），提高耐穴蚀性能。 2、对气缸套水道表面做镀铬、氮化、热喷涂等处理也能有效防穴蚀。 。
气缸套失效模式分析—穴蚀 气缸套失效模式分析 穴蚀
预防措施： ◇预防措施：
●
使用注意事项
1. 最易发生穴蚀的冷却液温度是40℃—60℃，因此使用中要尽量使冷却液保持正
常的工作温度（80℃—90℃）。 2. 要加用厂家规定的冷却液添加剂，不用硬水或含杂质较多的冷却水（液）。实 验表明，含有盐类、碱类的硬水比清洁的软水穴蚀速度大几十倍。 3. 尽量减少怠速、大负荷和超负荷运转的时间。 4. 按规定加用燃油，减轻由燃烧引起的柴油机工作粗暴。 5. 清除机体内的水垢，使水流匀速，避免压差。
气缸套失效模式分析—穴蚀 气缸套失效模式分析 穴蚀 预防措施： ◇预防措施：
●
减少气缸套振动 1、尽可能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。 改善冷却水在水道中的流动 1、改善冷却水的循环方式，减少空气泡的产生。 2、改进冷却水进口在水平方向的宽度不要大于水套空间的径向宽度。 3、冷却水套不宜太狭，更不宜有局部的收缩。 提高气缸套的抗穴蚀能力 1、改善石墨粗大，细化珠光体晶粒，减少铁素体含量（一般Cr、Mo、Mn等元素有
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2 第二部分
Part
气缸套失效模式分析
异常磨损 穴蚀 拉缸 支承肩断裂 缸套碎裂 发动机烧机油
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气缸套失效模式分析—异常早磨 气缸套失效模式分析 异常早磨 气缸套异常磨损
故障现象：使用后缸套出现不均匀磨损，造成发动机机油耗升高、功率下降。 ●故障现象：使用后缸套出现不均匀磨损，造成发动机机油耗升高、功率下降。
封 向 热
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气缸套基本知识—产品功能 气缸套基本知识 产品功能 密封功能
气缸套与气缸盖、气缸垫、活 塞、活塞环组成了内燃机的燃 烧室，保证对高温、高压燃气 的密封
导向功能
缸套内表面是活塞、活塞环往 复运动的表面
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气缸套基本知识—产品功能 气缸套基本知识 产品功能
铸入式
气缸套基本知识—产品用途 气缸套基本知识 产品用途
轻卡发动机 （5T以下载重车）
卡 车 用 缸 套
中型卡车/工程机械发动机 （5T－15T载重车）
重型卡车/工程机械发动机 （15T以上载重车）
气缸套基本知识—产品用途 气缸套基本知识 产品用途
外圆螺旋槽缸套
外圆毛刺缸套 轿车用缸套 干式缸套