1 故障現(xiàn)象

客戶多次反饋,，某重型車輛在重載爬坡時發(fā)動機無力,。對車輛進行檢查發(fā)現(xiàn),，發(fā)動機排氣管隔熱罩內(nèi)側(cè)及空調(diào)壓縮機外表面有熏黑痕跡,，如圖 1 所示。技術(shù)人員啟動車輛,，關(guān)閉發(fā)動機風扇,，原地對發(fā)動機進行怠速及加速測試，無法查出發(fā)動機排氣管連接處存在漏氣,。初步判斷重載爬坡時,，發(fā)動機渦輪前壓力升高，排氣管連接處發(fā)生漏氣,，導致發(fā)動機加速無力,。

2 原因分析

分段式排氣歧管連接處結(jié)構(gòu)如圖 2 所示，其密封原理為利用密封環(huán)彈力與后排氣管內(nèi)孔表面接觸實現(xiàn)徑向密封,，利用排氣壓力使密封環(huán)與前排氣管環(huán)槽端面接觸實現(xiàn)軸向密封,。針對此結(jié)構(gòu)，分別從密封環(huán)材料耐溫性能與連接結(jié)構(gòu)對故障原因進行分析,。

故 障 密 封 環(huán) 材 料 為 06Cr19Ni10（ 統(tǒng) 一 數(shù) 字代 號：S30408）,， 初 步 分 析， 排 氣 歧 管 漏 氣 與 材料 耐 溫 性 能 有 較 大 關(guān) 系,， 擬 采 用 耐 溫 性 能 更 好的06Cr15Ni25Ti2MoAlVB( 統(tǒng)一數(shù)字代號：S51525) 奧氏體沉淀硬化型鋼替代,。先將 2 種材料制成零件，然后將零件放入加熱爐中加熱至指定溫度,，并保溫 1h 后自然冷卻,，

共測試 3 組數(shù)據(jù)取平均值。如表 1 所示,。

測試結(jié)果顯示,，06Cr19Ni10 材料在 600℃時，張口平均收縮為 20.1%,，700℃時張口平均收縮 55.61%,，由此說明原密封環(huán)在高溫下使用時徑向彈力消失較大,。而發(fā)動機

正常工作時渦前排氣溫度最高已達 700℃，故認為該溫度下原密封環(huán)徑向接觸力下降,，是排氣管連接處漏氣主要原因之一,。0Cr15Ni25Ti2MoAlVB 材料在 600℃時，張口平

均收縮約為 8.71%,，700℃時張口平均收縮 29.73%,，耐高溫性能有較大提升，可以用來作為密封環(huán)材料提升密封效果,。

3 解決方案與性能測試

針對分段排氣歧管連接結(jié)構(gòu),，我們分別從提高零件加工精度及密封環(huán)結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面制定了 2 種解決方案，并進行了常溫靜態(tài)壓力測試,。2 種優(yōu)化方案與原方案參數(shù)對比如表 2 所示,。表 2 中所提及的單環(huán)與疊環(huán)結(jié)構(gòu)如圖 3 所示。

靜態(tài)壓力測試設(shè)備條件如下：測試壓力采集卡最高采集頻率為 20000Hz,，壓力傳感器精度為 ±0.3%,，環(huán)境溫度為 25℃，氣源壓力為 600kPa,。測試方法如下：將裝配好的排氣歧管通入壓縮空氣,，待壓力穩(wěn)定后關(guān)閉閥門，同時用壓力傳感器測量排氣管內(nèi)壓力下降情況,。為了減少測試數(shù)據(jù)的偏差,，每種方案測 5 組數(shù)據(jù)，并取平均值,。壓力—

時間測試曲線如圖 4 所示。測試數(shù)據(jù)對比如表 3 所示,。

圖 4 中可以看出,，方案 1 排氣歧管連接處漏氣量很大，在氣源壓力 600kPa 時,，排氣管腔內(nèi)壓力平均只能達到375kPa 左右,，平均在 9s 內(nèi)壓力降到 1kPa 以下。方案 2 漏氣量稍微比方案 1 小,，在相同氣源下,，排氣歧管腔內(nèi)壓力平均能達到 480kPa 左右，平均在 21s 內(nèi)壓力降到 1kPa 以下,。

方案 3 漏氣量最小,，在相同氣源下，排氣歧管腔內(nèi)壓力平均能達到 520kPa 左右,，平均在 132s 內(nèi)壓力降到 1kPa 以下,。測試結(jié)果表明,，通過提高分段式排氣歧管連接位置的

加工精度及優(yōu)化密封環(huán)的結(jié)構(gòu)，可以大幅提高密封性能,。采用 0Cr15Ni25Ti2MoAlVB 材料生產(chǎn)的密封環(huán)耐高溫性能大幅提升,，保證的高溫連接徑向密封的可靠性。上述措施

實施后,，密封環(huán)已批量裝機 200 萬片,，用戶反饋的漏氣故障率大幅下降，由此證明優(yōu)化方案是有效的,。

來源《工程機械與維修》2019年第4期