上海浦東伊維燃油噴射有限公司    肖飛來

摘要：本文通過對國外與國內的柱塞偶件的精度，可靠性對比，從國內偶件的材料，硬度，清潔度，機加工工藝等相關要素采取排除法分析，得出了取消光研工序是解決柱塞偶件“早期磨損”問題的關鍵所在，并提出了如何從珩磨設備及工具上來保證加工中孔的關鍵因素---圓柱度。進而引申到油泵油嘴行業的三對偶件的同樣問題的解決辦法。

關鍵詞：柱塞偶件  早期磨損  研磨  圓柱度   網紋珩磨

1 前言

高壓燃油噴射油泵的國產柱塞偶件無論是A型泵，B型泵，還是引進國外專利的P系列泵，都易出現“早期磨損”的問題，通俗的說：在工況下，柴油機運行時間在小于2000小時內，泵端噴嘴壓力下降，造成燃油噴射霧化效果變差，燃油在發動機的缸體內燃燒就不是很充分，且噴射出的燃油量變少，從而達不到柴油機標定功率，影響柴油機的綜合性能。國外工業發達國家的同類型的柱塞偶件的出廠標準一般至少在2000小時以上，要求高的要達到4000-5000小時，如卡特彼勒的柴油機柱塞偶件的出廠標準是4000小時無故障。若出現“早期磨損”現象，大多數情況下，必須更換柱塞偶件。

2 國產與進口柱塞偶件實際加工精度對比

如上海浦東伊維公司引進生產的FM公司的P7泵柱塞偶件，與FM公司提供的作為標準樣品的柱塞偶件機加工工藝精度要求對比如下表1：

表1

單位：um

類別\   參數 \   內容	國產柱塞偶件		進口柱塞偶件
	柱塞	柱塞套	柱塞	柱塞套
圓度	0.5	0.5	0.5	0.5
直線度	1	1	1	1
錐度	01	1	無要求
粗糙度	Ra:0.063	Ra:0.063	Ra:0.08	Ra:0.08
靜態回油密封秒數	5-12秒		1.5-4秒

從加工精度而言，國產的柱塞偶件要比進口的偶件粗糙度要求高，有錐度要求，而進口的無論柱塞還是柱塞套并無嚴格的錐度控制；國產偶件回油密封秒數高，配合間隙小。但實際的使用情況卻恰恰相反，進口的柱塞偶件看似粗糙，配合間隙大于2um，卻經久耐用，幾乎不存在“早期磨損”現象。

3 相關要素分析

材料是一樣的，柱塞套是16MnCr5，柱塞是GCr15。是材料的硬度不夠嗎？經過我們的實驗表明，相比較進口的偶件，我們的柱塞偶件的淬火硬度提高了1-2HRC，卻不能根本解決“早期磨損”；是由于孔口及沉割槽的毛刺未去盡嗎?無論采取何種辦法去毛刺：電解去毛刺，熱燒去毛刺，手工去毛刺，都不能大幅度降低“早期磨損”現象的發生。

4 從工藝流程分析找出最主要原因

國內大部分油泵油嘴廠家目前的柱塞套的中孔機加工工藝為：槍鉆中孔?熱處理?粗磨中孔（粗珩中孔）?精珩中孔?研磨中孔?清洗?配磨柱塞。國外的機加工工藝是：槍鉆中孔?熱處理?粗珩中孔?精珩中孔?清洗?選配磨柱塞。

從機加工工藝來看：國內的柱塞套的工藝繁雜，還有研磨工序，采取單件配磨柱塞，效率很慢，不能充分使用STUDER外圓磨床；而國外的柱塞套的機加工工藝簡單，取消了研磨工序，采取選配法磨柱塞，效率很高，尺寸分散度小，能充分發揮STUDER外圓磨床的作用。

研磨的目的是提高中孔的粗糙度，修整中孔的圓柱度。但研磨中孔后的缺點也顯而易見：

1尺寸分散度變大，中孔的幾何形狀精度與操作者的實際操作經驗有很大的關系，即加工精度不穩定。

2研磨后在中孔的表面形成一層鑲嵌膜，這層膜主要由上道精珩后的金屬網紋峰尖作為膜本體,研磨切屑微粒及研磨膏嵌入金屬網紋峰谷作為嵌入體,如下圖1：

這樣，就形成了一層鑲嵌層。經過超聲波清洗，再用棉紗布擦干凈，人眼對光觀察，中孔泛光很亮，用粗糙度儀檢驗，其粗糙度確實很好，能達到Ra：0.05um左右。在保證中孔圓柱度為1um內，用STUDER外圓磨床配磨柱塞，偶件的間隙可以做到很小，譬如為1um，這樣，在靜態測量偶件的密封回油秒數時，其回油時間可以達到很高的秒數，如5-12秒。而在工況下，柱塞在柱塞套的中孔中不停的作往返運動，間或作旋轉運動；燃油在柱塞套孔內作非常復雜的運動，沖洗柱塞套孔壁；正是由于這兩種運動的反作用力的原因，造成鑲嵌層不斷剝落，而剝落的微粒在孔內又相當于加入了一層研磨膏，柱塞與柱塞套在不停的相互研磨，當然在工作一定時間后，間隙變大，漏油，導致噴油壓力下降，燃油經噴油嘴噴射后霧化效果變差，燃燒不充分，造成柴油機達不到標定功率，冒黑煙。

所以，采取研磨工序是造成“早期磨損”現象的主要原因。油泵的三對偶件的套筒類零件大多數生產廠家都是采取研磨作為最后一道機加工工序，都存在一樣的問題。

5 解決辦法

取消研磨工序是唯一切實可行的辦法。也就是說必須靠精珩工序來保證機加工精度，即用高精度的珩磨系統設備來保證。而國內油泵油嘴行業目前絕大多數生產廠家采取美國SUNNEN公司的MBC-1804，MBC-1805，及德國GERHING公司的珩磨機床。這種類型的機床都是楔片式進給機構，珩磨油石在旋轉運動及往復運動的同時，油石在作連續的或脈沖式進給漲出，從而達到珩磨出一定孔徑及一定精度的孔。

1 珩磨工具修整的好壞，調整的好壞，都直接影響珩磨精度的高低；

2單個油石在孔內作線珩磨或微小圓弧面珩磨，油石又是通過楔片漲出，在孔內作往復沖程時，油石上的每一部分的受力都不同，造成油石在孔內有輕微顫動；

正是這兩點原因，造成經過楔片式進給珩磨系統加工的柱塞套無論其測量精度多高，都很難完全取消研磨。因為在已加工的孔內總有測量不到的高低點存在，柱塞配入柱塞套時相當于一根高精度的量棒插入要測量的孔內，其孔的圓柱度好壞立即反映出來。所以，采取此類珩磨機床加工后，一般都必須再光研2-3um余量才好配磨，滑動性和密封性的手感才會很好。

研磨推拔棒的加工原理給了我們最好的啟發。比如M4515橫研機床，驅動研磨棒旋轉運動，在人手工操作下，工件作直線往復運動，間歇敲擊研磨棒芯軸，使之漲出，由于研磨膏的作用，從而切削內孔，達到研磨的效果。若利用通用珩磨機床的驅動及控制系統再加上如下圖2所示的工具組件，就能夠很好的達到網紋珩磨的目的。

圖2

起珩磨作用的是一個開有螺旋槽的磨粒套圓柱，在磨粒套做旋轉及直線往復運動的同時，磨粒套孔內的圓柱楔子作連續式或間歇式進給，漲出磨粒套，從而達到珩磨孔的目的。磨粒套必須滿足以下兩點，才能獲得很好的網紋內孔。

1 磨粒套本身的制造精度必須相當高，各點漲出的速率一樣。

2 要經久耐用，幾乎不磨損，如用金鋼石制造。

美國SUNNEN產品公司的CGM-5000網紋珩磨機床正好屬于此類型的系統，在我們運用CGT14-432-D00的工具網紋珩磨實驗過程中，她能充分保證加工孔的幾何精度的良好性及一致性，測量結果如表2；也就是說保證選配磨柱塞，從而達到取消光研的目的，中孔予留網紋，6套偶件超負荷冷拖實驗證明了確實能大大提高偶件的使用壽命。

表2

單位：um

類別\序號\內容	柱塞套精度測量參數
	圓度	直線度	錐度	粗糙度
1	0.23	0.8	0.7	0.05
2	0.23	0.7	0.7	0.05
3	0.24	0.6	0.9	0.04
4	0.28	0.8	0.8	0.05
5	0.25	0.8	0.8	0.05
6	0.25	0.8	0.7	0.05

經過CGM-5000機床加工的柱塞套孔仍有網紋存在，如下圖3；

在工況下，網紋中含有的燃油微粒不僅起到潤滑作用，而且還起到冷卻作用，有利于柱塞套偶件的經久耐用，防止“早期磨損”的發生。在油泵出廠之前的校油調試過程中，這層網紋的峰頂已被磨掉，所以，在出廠之后的工況下，柱塞偶件打出來的燃油噴射壓力就會一直恒定，發動機的綜合性能就會處于良好的穩定工作狀態。國外工業發達國家的柱塞偶件的機加工精度及實際使用結果就充分說明了這一點。

6 小結

簡言之：要想大幅度提高我國油泵油嘴行業柱塞.出油閥.噴油嘴偶件的使用壽命及綜合性能，解決柴油機冒黑煙，達到國家越來越嚴格的排放標準，就必須從機加工工藝著手，取消光研工序，從設備來保證三對偶件的制造精度，可靠性，及一致性。也衷心希望國內的機床生產廠家盡快開發出此類型的網紋珩磨系統。

致金奇編輯:

您好，我是貴刊的忠實讀者，這也是我第一次投稿貴刊。我從事油泵油嘴行業的偶件的機械加工工藝已有三余年的時間；在工作中，一直在作柱塞偶件的“早期磨損”的工藝攻關工作，深感設備的重要性。故在一系列實驗后，寫下此文，希望對油泵行業的發展有所裨益。

本人大學文化，曾在上海柴油機股份有限公司98年度的科技論文大賽中獲得二等獎。

我現在在上海善能機械有限公司從事珩磨設備的銷售及技術服務工作。本文如若發表，工作單位仍然寫上海浦東伊維燃油噴射有限公司，因為這一系列工作都是我在伊維公司所完成的。

此致

敬禮

上海善能機械有限公司：肖飛來

99．5．29